Theoretical and Applied Karstology

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Theoretical and Applied Karstology

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Title:
Theoretical and Applied Karstology
Series Title:
Theoretical and Applied Karstology
Alternate Title:
Symposium on Theoretical and Applied Karstology
Alternate Title:
Proceedings of the First Symposium on Theoretical and Applied Karstology, held in Bucharest, Romania, 22-24 April, 1983
Creator:
Emil Racovita Institute of Speleology
Publisher:
Emil Racovita Institute of Speleology
Publication Date:
Language:
English
French

Subjects

Subjects / Keywords:
Geology ( local )
Genre:
serial ( sobekcm )
Location:
Romania
Coordinates:
46 x 25

Notes

General Note:
The First Symposium on Theoretical and Applied Karstology, Bucharest, Romania, 22-24 April 1983Diaconu, G. Considérations concernant la genèse des argiles sur les calcaires de la "Zone Closani" - Monts Mehedinti. pp. 13-22. A la suite d'analyses chimiques et spectrales on émet l'hypothèse selon laquelle les argiles sur les calcaires de la "Zone Closani" sont allochtones. On fait certaines suppositions concernant le rôle du champ piézo-electrique dans la fixation des argiles sur les calcaires. Coman, D. Le karst - paysage biogéochimique. pp. 23-28. L'auteur argumente l'idée que la karstification et la spélèogenèse sont le résultat d'un processus d'altération biogéochomique des roches, dans lequel le rôle principal revient à la macroflore hétérotrophe et chémolitotrophe, celle-ci formant une vraie "bactériosphère" de la terre, au point de vue tant génétique que fonctionnel. Fabian, C. The karst phenomena study from the theory of systems point of view. pp. 29-34. Our purpose is to demonstrate that the karst system is an available one and to argue that the petrographic subsystem inside such a karst system plays an important part in the evolution of the latter. We consider that the state of stress and strain of the limestone, especially the strike of the tension joints, decides on the development of the cave. Our exemplification is drawn on some caves from Rodna Mountains and from Apuseni Mountains. Silvestru, E. - The relationship between tectonics and karstification in the Cave from Izvorul Tausoarelor (Rodna Mountains). pp 35-42. The author presents the importance of tectonics in the karstification of the limestone area from Tausoare (Rodna Mountains), using the tectonogram of the limestones and several morphological details. A correlation is attempted between the types of cracks and the role played by each one in the developing of the underground drainage. A possible explanation is proposed too, for a certain type of pseudomeanders. Lascu, C. Trigonolith - a microphorme in the sistematics of karst morphology. pp. 43-46. Nedopaca, M. Observations minéralogiques dans la Grotte des Ours - Bulzesti. pp. 47-51. L'ouvrage traite la minéralogie de la Grotte de Ours-Bulzesti. On décrit une série de minéraux: calcite, dahllite, gypse, montmorillonite, sidérite, psilomélan avec des déterminations microscopiques, analyses chimiques globales et spectrales;on donne aussi les analyses IR et RX. On discute la genèse de chaque minéral. Badau, A. Remarques sur la structure microscopique de certaines perles de caverne. pp. 51-58. Le travail présente les résultats d'une étude faite sur des sections minces de perles de caverne de divers types morphostructuraux. On y met en évidence la relation entre leur structure intime et les changements des conditions du milieu où elles ont pris naissance et se sont développées. Naum, T. Le volcano-karst et les minéralisations de fer et de soufre des Monts Caliman. pp. 59-68. L'aragonite, qui clôt l'activité hydrothermale, sépare deux étapes par la température des solutions: 1. L'étape des processus volcano-karstiques thermaux de longue durée, accusant des larges limites de variation de la themperature, concrétisés par la présence des concentrations de limonite, hématite, goétite (contenu éléve en fer lorsque la limonite se dépose dans des cavités et revêt des formes concrétionaires, stalactitiques et stalagmitiques - grotte le Palais de Chocolat) et par la présence des dépôts de soufre; 2. L'étape des processus volcano-hydrokarstiques froids, aux solutions agressives dues au fait qu'elles parcourent des roches acides, ainsi qu'a l'apport d'eaux provenant des tourbières, mise en évidence par la continuation (à présent également) du processus de formation des stalactites et des stalagmites (Palais de Chocolat), ainsi que par le dépôt de concentrations de limonite et de soufre. Mitrofan, H., Lascu, V., Boloveschi, I., Roman, C. Andreescu, S. Vertical cavities in the south-eastern Vilcan Mountains (Gorj district). pp. 69-76. Main cavities in South-Eastern Vilcan mountains are primarily of vertical development. Potholes distribution related to old erosion levels was examined and the depths of the shafts were considered as a function of the surface drainage network frequency. Iurkiewicz, A. Mitrofan, H. On karstic cavities vertical distribution regularities in southern and south-western Padurea Craiului Mountains. pp. 77-82. In most cases caves developments and potholes vertical extents are controlled by local base level. Taking into account some 50 major caves and potholes from Southern and South-Western Padurea Craiului Mountains, a correlation is proposed between pits bottoms and caves floors elevations on the one hand and erosional levels derived from surface drainage network evolution on the other hand. Goran, C. Le rapport entre l'extension et le dénivellement du cavernement, un indice spéléométrique éloquent. pp. 83-90. L'auteur propose un nouvel indice spéléometrique, tout en démontrant l'utilité de celui-ci dans la classification du cavernement et dans les interprétations de géomorphologie du karst. Cocean, P. Rusu, T. Types génétiques de gorges dans le karst des Monts Apuseni. pp. 91-98. Dans le karst des Monts Apuseni on distingue quatre catégories de gorges au point de vue génétique à savoir: épigénétiques, de capture karstique souterraine, antécédentes et de subsidence péripherique. On apporte aussi des contributions à la définition des gorges de capture karstique souterraine et à celles de subsidence périphérique. Constantinescu, T. Le Massif de Piatra Craiului. Genèse et évolution des torrents des versants nord-ouest et nord: glaciation Pléistocène. pp. 99-106. On relève le fait que les torrents creusés sur les versants nord-ouest et nord du massif de Piatra Craiului sont des formes spécifiques de cette unité montagneuse. Pour ces forme, non encore signalées dans la littérature géographique roumaine, l'auteur propose la dénomination de «vladusca». On signale, aussi, pour la première fois, le phénomène de la glaciation dans le massif de Piatra Craiului. Serban, M. Sur les méandres de Pestera Vintului (Monts Padurea Craiului). pp. 107-116. On décrit les méandres du niveau de karstification correspondant au premier étage de la Pestera Vintului de Suncuius (département de Bihor), dont la morphologie comporte des indices sur l'existence d'une ondulation verticale de la galerie primaire similaire au modèle établi par Deike (1967) dans la Mammoth Cave. L'ondulation verticale, analogue aux méandres horizontaux, est toujours une forme due au facteur hydrodynamique de la spéléogenèse. Viehmann, I. Considérations sur le karst d'Israel. pp. 117-122. Le travail présente plusieurs éléments caractérisant le karst d'Israël, en insistant surtout sur la grotte de Nahal Soreq - le phénomène karstique le plus important de ce pays. Sont également mentionnées les grottes formées en sel et les cavités anthropogènes de Beit Govrin. Les données incluses dans cette note sont le résultat d'un voyage d'études entrepris en octobre-novembre 1982, comme suite d'une invitation de Nature Reserves Authority de Jérusalem. Racovita, G. Sur la structure méroclimatique des cavités souterraines. pp. 123-130. Après avoir rappelé les principales unités définies en climatologie souterraine, le travail présente la structure méroclimatique fondamentale des différents types topoclimatiques de cavités, en insistant sur le cas de la grotte Ghetarul de la Scarisoara et en analysant les informations qui peuvent être obtenues à ce point de vue par l'étude de gradients thermiques et de l'amortissement des variations thermométriques. Caba, E. Gavrus, M. Recherches topoclimatiques dans la grotte de Pestera Dirninii (Vallée d'Albac, Massif du Bihor). pp. 131-138. Le travail présente les premiers résultats obtenus à la suite des études topoclimatiques effectuées dans la grotte de Peretele Dirninii au cours de l'année 1982, en discutant les principales particularités des paramètres physiques de l'atmosphère souterraine (température de l'air, humidité relative, vitesse de ventilation et évapocondensation). Craciun, V. Phénomènes de condensation endokarstique dans les calcaires éocènes de la zone de Manastireni-Bica (Cluj). pp. 139-146. Le travail présente les caractères morphologiques, litologiques et structuraux d'une île de calcaires paléogènes du bassin supérieur du Crisul Repede et discute les particularités des sources karstique qui apparaît au bord de cette île, en mettant en évidence le poids que la condensation endokarstique peut avoir dans l'alimentation des drainages souterrains. Oraseanu, I., Iurkiewicz, A., Gaspar, E. Pop, I. Sur les conditions hydrogéologiques des accumulations de bauxite du plateau karstique Racas-Scalvul Ples (Monts Padurea Craiului). pp. 147-152. Sur la base des études hydrogeologiques, complétées par des marquages à traceurs et des observations hydro-météorologiques, on a établi les principales directions d'écoulement des eaux souterraines du plateau dans lequel se trouve le gisement de bauxite d'Albioara, tout en proposant des solutions pour l'exploitation de ce gisement dans des conditions dépourvues de risque hydrogéologique. Oraseanu, I., Bulgar, A., Gaspar, E. Terteleac, N. Hydrogeological study of Dimbovicioara passage. pp. 153-164. A comprehensive hydrogeological study was performed in a 230 sq. km essentially carbonatic area of Piatra Craiului massif. Based upon the classical hydrogeologic research, the microtectonic observations, the radioactive and chemical tracers and the hydrometeorological data, the surface and groundwater balance is calculated, the hydrogeological basins of the main sources are delimitated, the relation between infiltration and surface drainage is established and the underground water resources are calculated. Bulgareanu, V., A., Feurdean, V., Gutu, A., Olteanu, E., Bogorodita, A. Hannich, D. Relations between the fresh- and salt waters circulation and the geodynamics of the Ocna Sugatag karstosaline and anthroposaline lake area (Maramures district). pp. 165-172. In the present paper, a circulation pattern of fresh- and salt waters (including the surface-, ground- and lake waters) is proposed and the relations between this last pattern and the areas with relative high rates of terrain sinking is analysed, in the context of existence of a rather developed gaps system, - not flooded - belonging to the old salt mines. Marin, C. Hydrochemical considerations in the lower Cerna river basin. pp. 173-182. The papers deals with a series of data concerning the chemism of Cerna karstic waters and main thermomineral sources from the area of Baile Herculane. The karstic springs are compared whith the limestone surface streams. It is ponted out their more alkaine pH values as compared to those from the other karstic areas. Regarding to the thermomineral sources from karstic aquifers, the salt effect is rendered evident a determinant of limestone dissolution. This situation is exemplified at Herculane spring. Povara, I. Marin, C. Hercule thermomineral spring. Hydrogeological and hydrochemical considerations. pp. 183-194. Herculane thermomineral spring acts as the main outlet of a large aquiferous structure - Cerna syncline, including Jurassic-Cretaceous limestones. Within the limestones body mixing occurs between karstic watersof surface origin and thermomineral ascending waters. This process is responsible for a high instability of the regimes of the yields, temperature and chemistry of the spring. Pascu, M., Moissiu, C. Moisescu, A. L'eau plate - une nouvelle ressource du karst de la Roumanie. pp. 195-206. On a identifié récemment en Roumanie les premières ressources d'eau plate, situées dans le karst des Monts Bucegi, Padurea Craiului et Cerna-Mehedinti - eaux oligominérales - et dans celui des Collines de Tulcea - eaux minérales. On souligne la très bonne stabilité organoleptique, physique, chimique et bactériologique des sources de Scropoasa et d'Izvorul Minunilor. Gaspar, E., Farcasiu, O., Stanescu, S.-P. Spiridon, S. Nuclear methods for karst hydrology investigation. pp. 207-214. Two nuclear methods for hydrokarstic structures investigation by tracers, are presented. The first method uses radioactive tracers and allows a simultaneous labeling of more sinkholes, the tracers being surveyed in one or more sources. Tracers shall be concentrated on ion exchange filters and measurement is to be performed by low background gamma spectrometry using a Ge(Li) detector. The second method uses Indium, under an In-EDTA complex form, as an activating tracer to study the dynamics of waters contained in karst. Determination of In concentration in water is carried out by bismuth-hydroxide coprecipitation and neutron activation analysis. Bulgar, A., Diaconu, V. Oancea,V. Modern methods in karst hydrological research. Application to some principal karst systems from the Southern Carpathians. pp. 215-224. The high price and technical difficulties related to the use of the direct methods in the karst water circulation study allow for a prioritary use of the indirect methods especially of the hydrological methods. A case study carried out for two of the main karst zones of the Southern Carpathians points out the possibilities afforded by the hydrological methods. Diaconu, V., Bulgar, A. Oancea, V. The use of the transfer function in establishing the water circulation characteristics in karst. pp. 225-230. The interpretation of the response of a karst system to an instantaneous tracer release (fluoresceine or potassium dichromate) in terms of the transfer function - determined as the Fourier transform of the output tracer concentration variations - allows the use of the data resulting from tracing operations in determining the attenuation factor and the time lag for transmission of the discharge variations between the input and output points. Oancea, V., Diaconu, V. Bulgar, A. The application of the numerical filters in the determination of the hydrological parameters of the karst systems. pp. 231-234. The transfer function of the karst system can be expressed analytically as a transfer function for a multistage filter. This approach allows the determination of some characteristic parameters of the karst system considered as a sum of subsystems, each of them representing a stage of the filter. Thus a much more detailed structure of the karst systems can be obtained. Ponta, G., Strusiewicz, R., Simion, G. Gaspar, E. Subterranean stream piracy in the Jiul de Vest-Cernisoara karst area - Romania, pp. 235-238. This paper reviews the geological and tectonic factors influencing the karst hydrogeology of the Jiul de Vest-Cernisoara karst area of the western part of South Carpathians (Retezat, Godeanu and Vilcan Mountains). A trace with In-EDTA of 13,350 m straight-line length across limestone is presented. Halasi, G. Ponta, G. Subterranean drainage in the upper part of the Sighistel valley (Apuseni Mountains). pp. 239-242. The Sighistel karst area is about 15 sq. km and contains several springs and swallets and more than 6,000 m of mapped cave passages in 160 caves. The relation between two main caves of the right side of Sighistel valley is presented. The drainage network is revealed by a dye-tracing experiment, which demonstrated the connection between two caves with 410 m difference level between entrances, being one of the greatest potential of Romanian caves, if it will be explored. Matos, P. Preliminary considerations on the project of a multifunctional hall built in the cave of Meziad, pp. 243-246. One of the most complex possibilities for the capitalization of the underground environment - the multifunctional hall built in a cave, the basic qualities demanded, the real possibilities offered in the Meziad cave, here are the topics of a pleasant and rational exploitation of the karstic landscape. Menesi, P. Nouvelles contributions a l'etude de la Grotte de Limanu (texte abrégé), pp. 247-248. Valenas, L., Halasi, G. Czako, L. The morphology and the hydrology of the underwater passages from Girda valley basin (Bihor Mountains) (abstract only), pp. 249-250. Valenas, L. Preliminary considerations on the problems arisen by active tectonics in Piriul Hodobanei Cave (Bihor Muntains) (abstract only), p. 251. Valenas, L. Morphologie de la Pestera de la Izvorul Gabor (Monts Padurea Craiului) (texte abrégé) p. 253.
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Vol. 1 (1984)
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The First Symposium on Theoretical and Applied Karstology,
Bucharest, Romania, 22-24 April 1983Diaconu, G.
Considrations concernant la gense des argiles sur les
calcaires de la "Zone Closani" Monts Mehedinti. pp. 13-22. A
la suite d'analyses chimiques et spectrales on met l'hypothse
selon laquelle les argiles sur les calcaires de la "Zone
Closani" sont allochtones. On fait certaines suppositions
concernant le rle du champ pizo-electrique dans la fixation
des argiles sur les calcaires. Coman, D. Le karst paysage
biogochimique. pp. 23-28. L'auteur argumente l'ide que la
karstification et la splogense sont le rsultat d'un
processus d'altration biogochomique des roches, dans lequel
le rle principal revient la macroflore htrotrophe et
chmolitotrophe, celle-ci formant une vraie "bactriosphre" de
la terre, au point de vue tant gntique que fonctionnel.
Fabian, C. The karst phenomena study from the theory of systems
point of view. pp. 29-34. Our purpose is to demonstrate that
the karst system is an available one and to argue that the
petrographic subsystem inside such a karst system plays an
important part in the evolution of the latter. We consider that
the state of stress and strain of the limestone, especially the
strike of the tension joints, decides on the development of the
cave. Our exemplification is drawn on some caves from Rodna
Mountains and from Apuseni Mountains. Silvestru, E. The
relationship between tectonics and karstification in the Cave
from Izvorul Tausoarelor (Rodna Mountains). pp 35-42. The
author presents the importance of tectonics in the
karstification of the limestone area from Tausoare (Rodna
Mountains), using the tectonogram of the limestones and several
morphological details. A correlation is attempted between the
types of cracks and the role played by each one in the
developing of the underground drainage. A possible explanation
is proposed too, for a certain type of pseudomeanders. Lascu,
C. Trigonolith a microphorme in the sistematics of karst
morphology. pp. 43-46. Nedopaca, M. Observations minralogiques
dans la Grotte des Ours Bulzesti. pp. 47-51. L'ouvrage traite
la minralogie de la Grotte de Ours-Bulzesti. On dcrit une
srie de minraux: calcite, dahllite, gypse, montmorillonite,
sidrite, psilomlan avec des dterminations microscopiques,
analyses chimiques globales et spectrales;on donne aussi les
analyses IR et RX. On discute la gense de chaque minral.
Badau, A. Remarques sur la structure microscopique de certaines
perles de caverne. pp. 51-58. Le travail prsente les rsultats
d'une tude faite sur des sections minces de perles de caverne
de divers types morphostructuraux. On y met en vidence la
relation entre leur structure intime et les changements des
conditions du milieu o elles ont pris naissance et se sont
dveloppes. Naum, T. Le volcano-karst et les minralisations
de fer et de soufre des Monts Caliman. pp. 59-68. L'aragonite,
qui clt l'activit hydrothermale, spare deux tapes par la
temprature des solutions: 1. L'tape des processus
volcano-karstiques thermaux de longue dure, accusant des
larges limites de variation de la themperature, concrtiss par
la prsence des concentrations de limonite, hmatite, gotite
(contenu lve en fer lorsque la limonite se dpose dans des
cavits et revt des formes concrtionaires, stalactitiques et
stalagmitiques grotte le Palais de Chocolat) et par la
prsence des dpts de soufre; 2. L'tape des processus
volcano-hydrokarstiques froids, aux solutions agressives dues
au fait qu'elles parcourent des roches acides, ainsi qu'a
l'apport d'eaux provenant des tourbires, mise en vidence par
la continuation ( prsent galement) du processus de formation
des stalactites et des stalagmites (Palais de Chocolat), ainsi
que par le dpt de concentrations de limonite et de soufre.
Mitrofan, H., Lascu, V., Boloveschi, I., Roman, C. &
Andreescu, S. Vertical cavities in the south-eastern Vilcan
Mountains (Gorj district). pp. 69-76. Main cavities in
South-Eastern Vilcan mountains are primarily of vertical
development. Potholes distribution related to old erosion
levels was examined and the depths of the shafts were
considered as a function of the surface drainage network
frequency. Iurkiewicz, A. & Mitrofan, H. On karstic
cavities vertical distribution regularities in southern and
south-western Padurea Craiului Mountains. pp. 77-82. In most
cases caves developments and potholes vertical extents are
controlled by local base level. Taking into account some 50
major caves and potholes from Southern and South-Western
Padurea Craiului Mountains, a correlation is proposed between
pits bottoms and caves floors elevations on the one hand and
erosional levels derived from surface drainage network
evolution on the other hand. Goran, C. Le rapport entre
l'extension et le dnivellement du cavernement, un indice
splomtrique loquent. pp. 83-90. L'auteur propose un nouvel
indice splometrique, tout en dmontrant l'utilit de celui-ci
dans la classification du cavernement et dans les
interprtations de gomorphologie du karst. Cocean, P. &
Rusu, T. Types gntiques de gorges dans le karst des Monts
Apuseni. pp. 91-98. Dans le karst des Monts Apuseni on
distingue quatre catgories de gorges au point de vue gntique
savoir: pigntiques, de capture karstique souterraine,
antcdentes et de subsidence pripherique. On apporte aussi
des contributions la dfinition des gorges de capture
karstique souterraine et celles de subsidence priphrique.
Constantinescu, T. Le Massif de Piatra Craiului. Gense et
volution des torrents des versants nord-ouest et nord:
glaciation Plistocne. pp. 99-106. On relve le fait que les
torrents creuss sur les versants nord-ouest et nord du massif
de Piatra Craiului sont des formes spcifiques de cette unit
montagneuse. Pour ces forme, non encore signales dans la
littrature gographique roumaine, l'auteur propose la
dnomination de vladusca. On signale, aussi, pour la premire
fois, le phnomne de la glaciation dans le massif de Piatra
Craiului. Serban, M. Sur les mandres de Pestera Vintului
(Monts Padurea Craiului). pp. 107-116. On dcrit les mandres
du niveau de karstification correspondant au premier tage de
la Pestera Vintului de Suncuius (dpartement de Bihor), dont la
morphologie comporte des indices sur l'existence d'une
ondulation verticale de la galerie primaire similaire au modle
tabli par Deike (1967) dans la Mammoth Cave. L'ondulation
verticale, analogue aux mandres horizontaux, est toujours une
forme due au facteur hydrodynamique de la splogense.
Viehmann, I. Considrations sur le karst d'Israel. pp. 117-122.
Le travail prsente plusieurs lments caractrisant le karst
d'Isral, en insistant surtout sur la grotte de Nahal Soreq -
le phnomne karstique le plus important de ce pays. Sont
galement mentionnes les grottes formes en sel et les cavits
anthropognes de Beit Govrin. Les donnes incluses dans cette
note sont le rsultat d'un voyage d'tudes entrepris en
octobre-novembre 1982, comme suite d'une invitation de Nature
Reserves Authority de Jrusalem. Racovita, G. Sur la structure
mroclimatique des cavits souterraines. pp. 123-130. Aprs
avoir rappel les principales units dfinies en climatologie
souterraine, le travail prsente la structure mroclimatique
fondamentale des diffrents types topoclimatiques de cavits,
en insistant sur le cas de la grotte Ghetarul de la Scarisoara
et en analysant les informations qui peuvent tre obtenues ce
point de vue par l'tude de gradients thermiques et de
l'amortissement des variations thermomtriques. Caba, E. &
Gavrus, M. Recherches topoclimatiques dans la grotte de Pestera
Dirninii (Valle d'Albac, Massif du Bihor). pp. 131-138. Le
travail prsente les premiers rsultats obtenus la suite des
tudes topoclimatiques effectues dans la grotte de Peretele
Dirninii au cours de l'anne 1982, en discutant les principales
particularits des paramtres physiques de l'atmosphre
souterraine (temprature de l'air, humidit relative, vitesse
de ventilation et vapocondensation). Craciun, V. Phnomnes de
condensation endokarstique dans les calcaires ocnes de la
zone de Manastireni-Bica (Cluj). pp. 139-146. Le travail
prsente les caractres morphologiques, litologiques et
structuraux d'une le de calcaires palognes du bassin
suprieur du Crisul Repede et discute les particularits des
sources karstique qui apparat au bord de cette le, en mettant
en vidence le poids que la condensation endokarstique peut
avoir dans l'alimentation des drainages souterrains. Oraseanu,
I., Iurkiewicz, A., Gaspar, E. & Pop, I. Sur les conditions
hydrogologiques des accumulations de bauxite du plateau
karstique Racas-Scalvul Ples (Monts Padurea Craiului). pp.
147-152. Sur la base des tudes hydrogeologiques, compltes
par des marquages traceurs et des observations
hydro-mtorologiques, on a tabli les principales directions
d'coulement des eaux souterraines du plateau dans lequel se
trouve le gisement de bauxite d'Albioara, tout en proposant des
solutions pour l'exploitation de ce gisement dans des
conditions dpourvues de risque hydrogologique. Oraseanu, I.,
Bulgar, A., Gaspar, E. & Terteleac, N. Hydrogeological
study of Dimbovicioara passage. pp. 153-164. A comprehensive
hydrogeological study was performed in a 230 sq. km essentially
carbonatic area of Piatra Craiului massif. Based upon the
classical hydrogeologic research, the microtectonic
observations, the radioactive and chemical tracers and the
hydrometeorological data, the surface and groundwater balance
is calculated, the hydrogeological basins of the main sources
are delimitated, the relation between infiltration and surface
drainage is established and the underground water resources are
calculated. Bulgareanu, V., A., Feurdean, V., Gutu, A.,
Olteanu, E., Bogorodita, A. & Hannich, D. Relations between
the fresh- and salt waters circulation and the geodynamics of
the Ocna Sugatag karstosaline and anthroposaline lake area
(Maramures district). pp. 165-172. In the present paper, a
circulation pattern of fresh- and salt waters (including the
surface-, ground- and lake waters) is proposed and the
relations between this last pattern and the areas with relative
high rates of terrain sinking is analysed, in the context of
existence of a rather developed gaps system, not flooded -
belonging to the old salt mines. Marin, C. Hydrochemical
considerations in the lower Cerna river basin. pp. 173-182. The
papers deals with a series of data concerning the chemism of
Cerna karstic waters and main thermomineral sources from the
area of Baile Herculane. The karstic springs are compared whith
the limestone surface streams. It is ponted out their more
alkaine pH values as compared to those from the other karstic
areas. Regarding to the thermomineral sources from karstic
aquifers, the salt effect is rendered evident a determinant of
limestone dissolution. This situation is exemplified at
Herculane spring. Povara, I. & Marin, C. Hercule
thermomineral spring. Hydrogeological and hydrochemical
considerations. pp. 183-194. Herculane thermomineral spring
acts as the main outlet of a large aquiferous structure Cerna
syncline, including Jurassic-Cretaceous limestones. Within the
limestones body mixing occurs between karstic watersof surface
origin and thermomineral ascending waters. This process is
responsible for a high instability of the regimes of the
yields, temperature and chemistry of the spring. Pascu, M.,
Moissiu, C. & Moisescu, A. L'eau plate une nouvelle
ressource du karst de la Roumanie. pp. 195-206. On a identifi
rcemment en Roumanie les premires ressources d'eau plate,
situes dans le karst des Monts Bucegi, Padurea Craiului et
Cerna-Mehedinti eaux oligominrales et dans celui des
Collines de Tulcea eaux minrales. On souligne la trs bonne
stabilit organoleptique, physique, chimique et bactriologique
des sources de Scropoasa et d'Izvorul Minunilor. Gaspar, E.,
Farcasiu, O., Stanescu, S.-P. & Spiridon, S. Nuclear
methods for karst hydrology investigation. pp. 207-214. Two
nuclear methods for hydrokarstic structures investigation by
tracers, are presented. The first method uses radioactive
tracers and allows a simultaneous labeling of more sinkholes,
the tracers being surveyed in one or more sources. Tracers
shall be concentrated on ion exchange filters and measurement
is to be performed by low background gamma spectrometry using a
Ge(Li) detector. The second method uses Indium, under an
In-EDTA complex form, as an activating tracer to study the
dynamics of waters contained in karst. Determination of In
concentration in water is carried out by bismuth-hydroxide
coprecipitation and neutron activation analysis. Bulgar, A.,
Diaconu, V. & Oancea,V. Modern methods in karst
hydrological research. Application to some principal karst
systems from the Southern Carpathians. pp. 215-224. The high
price and technical difficulties related to the use of the
direct methods in the karst water circulation study allow for a
prioritary use of the indirect methods especially of the
hydrological methods. A case study carried out for two of the
main karst zones of the Southern Carpathians points out the
possibilities afforded by the hydrological methods. Diaconu,
V., Bulgar, A. & Oancea, V. The use of the transfer
function in establishing the water circulation characteristics
in karst. pp. 225-230. The interpretation of the response of a
karst system to an instantaneous tracer release (fluoresceine
or potassium dichromate) in terms of the transfer function -
determined as the Fourier transform of the output tracer
concentration variations allows the use of the data resulting
from tracing operations in determining the attenuation factor
and the time lag for transmission of the discharge variations
between the input and output points. Oancea, V., Diaconu, V.
& Bulgar, A. The application of the numerical filters in
the determination of the hydrological parameters of the karst
systems. pp. 231-234. The transfer function of the karst system
can be expressed analytically as a transfer function for a
multistage filter. This approach allows the determination of
some characteristic parameters of the karst system considered
as a sum of subsystems, each of them representing a stage of
the filter. Thus a much more detailed structure of the karst
systems can be obtained. Ponta, G., Strusiewicz, R., Simion, G.
& Gaspar, E. Subterranean stream piracy in the Jiul de
Vest-Cernisoara karst area Romania, pp. 235-238. This paper
reviews the geological and tectonic factors influencing the
karst hydrogeology of the Jiul de Vest-Cernisoara karst area of
the western part of South Carpathians (Retezat, Godeanu and
Vilcan Mountains). A trace with In-EDTA of 13,350 m
straight-line length across limestone is presented. Halasi, G.
& Ponta, G. Subterranean drainage in the upper part of the
Sighistel valley (Apuseni Mountains). pp. 239-242. The
Sighistel karst area is about 15 sq. km and contains several
springs and swallets and more than 6,000 m of mapped cave
passages in 160 caves. The relation between two main caves of
the right side of Sighistel valley is presented. The drainage
network is revealed by a dye-tracing experiment, which
demonstrated the connection between two caves with 410 m
difference level between entrances, being one of the greatest
potential of Romanian caves, if it will be explored. Matos, P.
Preliminary considerations on the project of a multifunctional
hall built in the cave of Meziad, pp. 243-246. One of the most
complex possibilities for the capitalization of the underground
environment the multifunctional hall built in a cave, the
basic qualities demanded, the real possibilities offered in the
Meziad cave, here are the topics of a pleasant and rational
exploitation of the karstic landscape. Menesi, P. Nouvelles
contributions a l'etude de la Grotte de Limanu (texte abrg),
pp. 247-248. Valenas, L., Halasi, G. & Czako, L. The
morphology and the hydrology of the underwater passages from
Girda valley basin (Bihor Mountains) (abstract only), pp.
249-250. Valenas, L. Preliminary considerations on the problems
arisen by active tectonics in Piriul Hodobanei Cave (Bihor
Muntains) (abstract only), p. 251. Valenas, L. Morphologie de
la Pestera de la Izvorul Gabor (Monts Padurea Craiului) (texte
abrg) p. 253.



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Theoretical and Applied Karstology volume 1 Proceedings of the First Symposium on Theoretical and Applied Karstology, held in Bucharest, Romania, 22-24 April, 1983 INSTITUTUL DE SPEOLOGIE "EMIL RACOVITA" 1984

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THEORETICAL AND APPLIED KARSTOLOGV Volume one

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Editor Prof. iDr. Doc. Trailan ORGHI1DAlN Editorial Committee D. DANCAU, GH. RACOVITA, J.. :POVARA, I. ORASEMNU, H. MITROFAN, M. SERBAN, G. DIACONU, T. CONST,ANTINESCU, A. t!URKIEWICZ, C GORAN, C. RADULESCU Editorial Secretary Constantin MARIN InsUtutul de Speologie "Emil Raoovi\a" Str. Mihail Moxa, Nr. 9, 78109, Bucure!iti, Romania No article or any par.t thereof appearing in this publication may be reproduced in whatever form, without the written permission of the Editor. For foreign readers the volumes published in this series are available by change with specialized publications. ...

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_ INISTirrUrrUL DE BIOLOGICE -: INSTITUTUL DE: SBEOLOGIE RA.COVIT A INTREPRINDEREA :DE PROSIPiEC'fiUINI GiEOLOGICE : ; $.I. GEOFIZIOE -. iBUCURE$T.I CARSTOLOGIE TEORETICA $ I A P L I C A T A Vol. 1 Lucrarile primului simpozion de Carstologie Teoretidi. Aplicata, 22-24 aprilie 1983 , ; 1984

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INSTITUT>E 'OF BIOL<:XHC.AJL SCiiENOES ..:.._ : BUCHAR!IDST .. "EMIL. RACOVITA" SPEOLOGICJ\L INSTIT-UTE and ENTREPRISE FOR GEOLOGIOAL AND GEOPHYSICAL PROSP.EOI'ING ---". BUCHAREST THE 0 R Ell CAL AND APPLIED KARST 0 L 0 G Y Volrume one Proceedings of the : .First Symposium on Theoretical and Applied Karstology, held in BU.Charest, Romania, 22-24 April, 1983 BUCHAREST, 1984

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CONTENTS THE FIRST SYMPOSIUM ON THEORETICAL AND APPLIED KARSTO-LOGY, Romania. 22-24 April. 1983 8 FOREWORD 11 G. DIACONU, Considerations concernant la genese des argiles sur les calcaires de la ,Zone Clo!?ani" -Monts Mehedinti I Consideratii asupra genezei argilelor de pe calcarele din ,Zona Clo$ani" -Muntii Mehedinti 13 D. COMAN, Le Karst -paysage biogeochimique I Carstul -peisaj bio-geochimic 23 C. FABIAN, The karst phenomena study from the theory of systems point of view / Studiul jenomenelor carstice din perspectiva teoriei sistemelor 29 E. SILVESTRU, The relationship between tectonics and karstification .in the cave from Izvorul TiJ..U!?oarelor (Rodna Mountains) / Relatia dintre tee-tonica $i carstificare in pe$tera de la Izvorul Tiiu$oarelor (Muntii Rodnei) 35 C. LASCU, Trigonolith -a microphorme in the sistematics of karst morphology I Trigonolitul o microformii in. sistematica morfologiei carstice 43 M. NEDOPACA, Qbservations mineralogiques .dans la Grotte des Ours -; Observatii mineralogice in Pe$tera Ur$ilor -Bulze$ti 47 BADAU, Remarques sur la structure microscopique de. certaines perles de caverne I Citeva observatii asupra structurii microscopice a unor perle de cavernii 51 T. NAUM, Le voicano-karst et les mineralisations de. fer et de soufre des Monts Cali man I Vulcanocarstul $i mineralizatiile de fier $i sulf din Muntii Ciiliman 59 H. MITROFAN, V. LASCU, I. BOLOVESCHI, C. ROMAN, S. ANDREESCU, Vertical cavities in South-Eastern Vilcan Mountains (Gorj District) I Cavitiiti vertical in Vilcanul de sud-est (judetul Gorj) 69 A. IURKIE\VICZ, H. 1\-IITROFAN, On karstic cavities vettical distribution 1:egularities it?-,southern and South-Western Padurea Craiului Moun-t;iins / Asupra etajiirii endocarstuzui din partea cle sud $i sud-vest a Muntilor Piidurea Craiului C. GORAl'{, Le rapport entre et le denivellement du ca.vernerpent, un indice .speleometrique eloquent I Raportul extensie $i 77 clenivelarea cavernamentului, un indice speleometric elocvent 83 P. COCEAN, T. RUSU, Types genetiques de gorges dans le karst des Monts Apuseni / Tipuri genetice cle chei din carstul Muntilor Apuseni 91 T. Le. Massif de Piatra Craiului. Genese et evolution des torrents des .versants nord-ouest et nord ; glaciation Pleistocene I

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Muntii. Piatra Craiului, Geneza evolutia torentilor de pe versantul nord-vestic nordic ; glaciatiunea pleistocenii M. Surles meandres de la Pe!1tera Virutului (Monts Padurea Craiuluill Asupra meandrelor din Vintului (Muntii Piidurea Craiului) I. VIEHMANN, Considerations sur le karst d'IsraiH 1 Consideratii asupra carstului din Israel --Gh. RACOVITA, Sur la structure meroclimatique des cavites sourterraines I Asupra structurii meroclimatice a cavitiitilor subterane Elena CABA, M. Recherches topoclimatiques dans Ie grotte de Pereyeie Dirninii. (Valee d'Albac . Massif .du 1 Cercetiiri topoclimatice in Pe$tera din Peretele. ,Dirninii (Vq.lea Az'bacului. Mu.ntii Bihar) 1 V. CRAICHJN, Phenomenes de condesation endokarstique dans 'Ies calcaires eocenes de la zone de MAfia.stireni-Bica (.Clu]) 1 Fenomene de conde1uare endocarsticii in calcarele eocene din zona. Mdniistireni-Bica (Cluj) I. ORA$EANU, A : IURKIEWICZ, E. GASPAR, ( POP, Sur les conditions hydrogeologiques 'des accumula:tions de bauxite du plateau karstique Racas-Sclavul Ple!i (Monts Padurea Craiului) Asupra conditiilor hidroale acumuliirii de bauxitii din platoul carstic Riica$-Sclavul Ple$ (Muntii Piidurea Craiului) I. ORA$EANU, AL. BULGAR, E. GASPAR, N. TERTELEAC, Hydrogeological study 6{ 'nirnbovicioara passage ( Studiul hidtogeologic' al Culoarului 'Dimbovicioara V .-A. BULGAREANU, V FEURJDEAN, AL. GUTU, Emilia OLTEANU, A BOGORODIT A, D HANNICH; betwee n the fresh-and salt. waters circulation and the geodynamics of the Ocna Sugatag karstosaline and anthroposaline lake area (Maramure-? di!rtrict) I Relatii intre circulatia apelor dulci $i sarate $ i geodinamica s ectoruiui Zacurilor carstosaline $i antroposaline de la Ocna $ugatag (judetui Maramure$) I C. MARIN, Hydrochemcial considerations in the lower Cerna river basin ( Consicleratii hidrochimice in bazinul inferior a! riului Cerna il. POV ARA, C. MARIN, Hercule thermo mineral spring. Hydrogeological and hydrochemical considerations I ,Izvoruz termomineral Hercule. Consideratii hidrologice $i hidrochimice M PASCU, C MOISSI.U, .Alina MOISESCU, L'eau plate -une nouvelle ressource du karst de Ia. Roumanie I Apa 'plata o nouii resursa a carstului din Rumdroa E. 0. FARCASIU, 8.-P. STANESCU, SPIRIDON, Nuclear methods for karst hydrology investigation I Metode nucleare pentru 99 107 117 123 131 139 H 7 153 165 173 183 195 investigarea hidrologiei carsturilor . 207 AL. BULGAR, V. DIACONU, V OANCEA, Modern methods in karSt hydrological research. Application to some principal karst systems from the Southern Carpathians I Metode actuale in studiul hidrologic al carsflului Aplicare la unele din principalele sisteme carstice din Carpatii Meri-dionali . V DIACONU, AL. BULGAR, V. OANCEA, The use of the transfer func.tion in establishing the water circulation 'characteristics in the karst f Uti-215

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I lizarea functiei de transfer pentru stabilirea caracteristictlor circulatiei apei in carst V. OANCEA, V. DIACONU, AL. BULGAR, The application of the numerical filters in the determination of the hydrological parameters of the karst systems I Aplicarea filtrelor numerice la. determinarea parametrilor hidrologici ai sistemelor carstice G. PONTA R. STRUSIIDWICZ, G . SlMION11E, GASPAR, Su'Qterrail.eah stream pirady the .Jiul de: area1_. f Drenaje subterane in' zona c:arstfcii Jiul de! Vest _;_ Ctrni$Oara -Romania G. HALAS!, G. PONTA, the tipper p'art of the Sivalley (Apuseni Mountains) I Drenaje subterane in sectorul superior al viiii Sighi$tel (Muntii Apuseni) P .. MA.'DOSi Preliminary considerators on .the project of: a mulotifunctional hall built' in thi cave of Meziad ;. Consideratii prelimina'l'e cu prlvire 7a proiectul. de. amenajare a -unei siili tn Pe$tera Meziad 225 231 235 239 243 P a retude de. la Grotte de (.texte ::: 'abrege) : (Noi contri.butii la studiuz' Pe$tdrii Liml.mu (rezumat) ... ; ,: 247 L. V ALENA:;;, G. HALAS I, L. CZAKO, The morphology and the hydrology of the underwater passages from Girda valley basin (Bihor Mountains) -(abstract) I Morfologia conductelor inecate din baztnul viiii Girda (Muntii Bihar) -(reiumat) l.. L. VALENA:;;, Preliminary considerations on the problems arisen by active ':. tectonics Pirhh: Hoddbanei (Bihor Mountains) (abstraCt) I'. Consideratii 'asupra problemelor care le ridicii tectonica 249 in Pe$tera din Piriul Hodobanei (Muntii Bihor) -(rezumat). 251 L: v.A:LENA:;;, Morphol9gie de .ia de la Gabor (Monts Padurea J ,.._ Craiului) -(texte abrege) /, Morfologia Pe$terii de la Izvorul Gabor (Muntii Piidurea. ,..craiului) -1 : , 253

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M:roea ANDREI, Bucuxe.<;ti Elena ARION, Radu BABOS, Alexandra BADAU,. Olu :j-Napooa Ilie BOLOV:ElSCHI, Mare', Teodoc BORODAN, Oradea Traian BOSDOC, Brad Gheorghe BREZ$C, Lucia DUMITRU, FABIAN, Ibolia FARKAS, Tg. Octavian F ARCASIU, Bucuref?ti Adrian FERU, Buourel}ti Mircea GA VRUS, Cluj-Napooa Stoica GODEANU, BUICure.
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FOREWORD The First Symposium on ,Theoretical and Applied Kars tology" wa's held in Bucharest between 20-22, April 1983, under the auspices of the Speological Institute ,Emil Racovita" an Institute for Biological Sciences in B-wcharest divi sion -and the Entreprise jor Geological and Geopsysical Prospecting, Bucharest. The main purpose of this manifesta tion was to develop a true basis for cooperation among all specialists interested in the field of karstology and physical speology associated either to industry, research institutes or academic institutions. The papers delivered are included in this volume. They deal with topics such as karst geology and mineralogy, cli matology, karst physico-Chemistry, outline and sensible exploitation of the aquifer resources of the karstic meas (pros pecting, budget, resource evaluation, protection, chemistry, tracers, hydrological d:rill-holes), hydrological risk factors de rived from the exploitation of the mineral resources hosted by kastifiable rocks, hydrogeology of the dam and reservoirs on karstifiable rocks, etc. The real success of the manifestation, reflected by the pro ceedings included in the present volume, that we are honoured to introduce, is derived both from its wide topics spectrum and from the adopted approach, the ultinwte purpose of most of the papers being the immediate practical application on one or another of the national economy branches. As a natural outcome is the organizers' and participants' desire to make this symposium permanent, in form of an annual meeting, where all those interested in karstological problems may be brought into the knowledge of today scientifical ideas. Prof. Dr. Doc. Traian ORGHIDAN Director of the Speologkal Institute ,Emil

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and Applied K'!-rstology, 1 (1984), pr). 13.:!-22 CONSIDERATIONS CONCERNANT LA GENESE DES ARGILES SUR LES CALCAIRES DE LA "ZONE -MONTS MEHEDINTI PAR G. DIACONU A 1a suite d'analyses chimiques et spectrales on emet !'hypothese selon laquelle les argiles sur les ca:roaires de la "Zone sorit allochtones. On fait certaines suppositions concernant le role du champ piezo-electrique dans la fixation des argiles sur les calcaires. La ,zone (F.ig. 1), dont le perimetre, la geologie, la tectonique el la geomonphologie ont fait l'objet d'une anterieure (Diaconu ..:_ 1978) presente, presque sur toute la surface a jour des calcaires, un.e couverture d'al'!ghle a couleurs nuam.cees sur 1a vert.ioale, allant d'un bru.nrougeatre p'our l'horizon superieur (A), vers un rouge-hrique pour celui: sous-jacent (B). L'epaissetir de la couverture est variable, s'amincissant en altitude jusqu'a disparaitre aurt:our d'une courbe de niveau de 750 m et s'epaississant dans les zones plus basses ou a relief negatif, au bien ve:rn la base des versants, jusqu'a 2-3m. (Fig. 2.). ,Dan::; le ,Sistemul roman de clasificare a solur.:.J:or -1980" (Le systeme roumain de claSISification des sols -1980), ces argil-es sont classees dans le type des ,term rossa", classe des cambi-sols. Elles paraissent provenir du materiel d(i a l'altera'tiion des calcaires et/ou bauxites. C'est la rah;on ;pour laquelle dans la litterature on les rencontre souverut 'SOUS la denomination d' ,argiles residuelles" OU ,argiles de decaldfication" AY'ant comme point de une telle optique sur l'ori,$ne des argiles sur les calcaires, nous avons procede, initialement, vu l 'absence totale des bauxites dans oette zone, a une analyse des roches carbonatiques du perirnetre, oompatihles avec le phenomene de dissolut: on, a la suite duquel il aurait pu rester un residu insoluble a preponderance argile-use. Les calcaires de la ,Zone sont d'age rn.alm-aptien ; ma:->sifs a la base (Malrrn-Neocomien), ,:Js sont stratifies vers leur partie superieure dans des .banes de 0,60 a 2,5 m (&moemien-Aptien). L'epais.seur .totale du complexe cad!caire varie entre 250 et 350 m. Les analyses ohimiques effectuees sur des echantillons preleves des caioaires stratifies (qrui a.ffleurent dans la moitie meridionale du .perimetre) ant mis en evidence des contenus moyens de 95,29o;0 CaC03 4,630/0 CaMg (C03 ) 2 et 0,080fo materiel residuel (insoluble+R203). Les memes analyses sur des echantillon:s preleves des calcaires massifs (qui affleurent dans La' moit:e septentrionale du perimetre) ont mis en e'Vi-

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3 1lllliiiiDlJ 14 "-.-16 11 .n CD 18 n Fig. 1 -La oar.te geologique de La ,Zone : 1) Schistes cristallins ; 2) Granitoides ; 3) Dolomites cristallines ; 4) Lias ; 5) Dogger ; 6) Malm-Apden ; 7) Cenomanien-Turonien moyen; 8) Turonien superieur-Senonien; 9) Argiles rouges; 10) Eboulemen.t ; 11) DepOts de terrasses ; 12 ; Failles ; 13) Cuesta ; 14) Abrup.t ; 15) Gorges ; 16) Terrasse ; 17) La grotte Pe!?tera ClQ!?ani ; 18) La grotte Cioa.ca cu Brebenei.

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3 LA DES ARGn.ES SUR LES CALCAmES 15 dence des oontenus moyens .o,e 91,090/o CaC03 8,65% CaMg (C03)2 et 0, 260/o materiel La de ces resultats sur le dioagramme ternaire de classi!Jcation des carbo,natiqu.es Vichniacov, nous per-t-ly PIATRA MARE: I CI..OSANI M.ISETCWA l 1 E;:EtJ Fig. 2 -'Profli geb1ogique : Ie 1Jontinet Piatre Mar'e -la vallee Motru. 1) Calcaires purs dolomitiques (Malm-Neocomien); 2) Calcaires purs (Barremien-tAp .ta.en) ; 3) Arg.i,les. met de classer les calcaires de la ,Zone dans la cate.goriie des caJlcaires puns (ceux du Barremien-Aptien), respectivement les calcaires pUTS legerement dolomitiques (ceux du Malm-Neocomien), (Fig 3). INSOLUBLE RzOJ 13 17 14' 22 t cu Fig. 3 -La projection des calcaires de la .,Zone sur le diagramme ternaire Vichniakov. De la swpez,position des deux types de calcakes, .n resulte que les premiers a etre affectes par la d'issolution furent les calcaires purs. DO. au mode tectonique de disposition spatiale, il est po...<:sLble que, partielI.ement, (dans 1e secteur septentrional du perimetre) les caJca&res purs legerement dolomitiques, aient subi auss'i un processus synchronique de dissolution.Mais il est a retenir que l'arg.ile rouge peut etre trouvee seu-

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16 G. DIACONU lement jusqu'a des cotes le .tout au plus 750 m, que les calcaires purs legerement 'dolomitiques commencent a apparaitre au jour au-desSu'S de la courbe de niveau de 900 m, (Fig. 3). 11 en resulte que le rOle le plus important de source fournis.:;euse en materiel arg:Leux serait .detenu par les caLcaires purs (BaNemien-Aptien). Le residu de la dissolution, mis en liberte par ces calcaires (en'-moyenne o,oao;0), est a peu pres negligeaible. U.n calcul sommaire nous conclure que :{:our obtenir moin!:> de lOOg d'argi.le, il faudrait dissourlre une tonne de calcairre. Si npus tell'ons compte aussi du fact;.eur temps11-durant 1equel cette dissolution 8/Urait ete poss:ble a l'echelle natu.relle, rious ne pouvons arriver qu'a une seule : l'impossibilite que les argiles rouges des cal.caies de la ,Zonr.:! se forment s'Ulement sur 1-e compte du restdu issu a la sude du prooessus de decalrcification. Dans ce cas il est nature! d'aocepter la preponderance de leur allochtoni..sme. Le fait est coi1Tilu que les mineraux argileux des roches sedimentaire::; proviennent de !'alteration sous regime hydrique des mineraux feldspathiques et des roohes magmatiqUs et me.tamor.phiques. Ils peuvent. etre lessives des surfaces d'alteration et tran.sportes en '.:;luspension pa:r les eaux de ruisse1l.ement et ce1les du reseau et sedimentes dans un autre secteur. En revenant a la ,Zone nous re;marquons que la ritv.:ere Motru, dont les. eaux ont lave pendant un l'Ong laJps de temps, !'hydrostructure d1es calcaires, a son bassin super.ieur de reception instaJ.le au Norld, sur quart:ti:t' fe1dspathiques et sur des diorites et, a l'Est, sur l es granitoides de Tismana. Il suffit de prendre en discussion rien que la composition minerruogique, caloul e en pouTcentage, des granitoldes de Tismana (Tableau I) poUT no us rerudre compte que dans le voisinage t.mmediat de:s calcaire-5 il a exis-te et il existe une source inepuisable de miqui, par alteration, ont pu engimdrer des arg.:les. Comme temoignage de ce processus sur les versants du granitolde sont restes d'impoPtants depOts de quartz Rranulai.:re. Tableau 1 Les limites, en pourcentages, des principaux mineraux des granitoides de Tismana (d'apres BERZA, 1978) Q) Q) "' "0 La denomination C1l Q) Q) Quartz cae' c:l Biotite .: .: de la roche 0. u; 0 :0 I oQ) 4.1 "'"' '@, .: 0 I I. .: 0 0 0 C1l 0 +>I. -I.>, fi.O. ll. :X: C) 0. Oo. Diorites 0-2 0-4 48-54 5-35 0-33 0-8 0-30 Diorites quartziferes 4-13 0-5 44-64 5-29 0-36 2-40 0-8 Tonalites 11-26 0-4 41-56 17-27 0-18 0-1 8 -Granodiorites 13-23 8.:.._18 35-H 15-22 2-0 0-4 -Granites porphyriques 8-37 23-54 14-42 5-14 0-1 --) ..... C1l s:: Q) I. tJ ----

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LA GENSE DES ARGILES SUR LES CALCAmES Autant !'existence d'une d'engendrement du ""materiel argileux (qua.rtzites et diarites au Nord et le 'Wanitoi:de de Tisrnsana a l'Est) ;Ced'le compatible avec_le le t!"'ansport et sa sed.imentatlbn (la Motru et ses affluents) ne nous paraissent pas suf:fi'.re pour emettre une noUIVelle hypothese sur l'origine des argiles ro1..1ges de la ,Zone Nous avons done pr'OC0de a une analyse spectrale pour determiner le contenu en mineurs des c a'loaires et des argiles et, ceci d'autant p1us que n oooidentale du granitoide de Tismana). Afin d'eliminer les erreurs comparativ-e's, pour tous les echantillons (aussi bien les calcaires que les ar.goiles),.qn a utilise les memes indiJCes de sensibilite, obtenanJt des reSIUltats surprenants. En aUJQUn echantillon de calcaire on n'a p!as deceler la presence, au-dessus de la de detection, d'elements mineuns, tandis que dans les argiles on a identifie une larg,e gamme d'elements doni les valeurs moyennes ont pu etre comparees aiVec ceHes calculees sur les g.ranito'ides, (Fi g 4). Quelques remarques sur le cycle geochimique mJirieur de ces elements ( Rankama et Sahama -1970) sopt, a notre av.:s{ eloquentes pour nou 1c; pe!ITI1ettr.e cette fois-ci de nous prononcer finalement-sur l'origine de'3 argiles rouges des ca:l caires de la ,Zone I Le Baryum, a ete retenu des solutions une neutralisation provoquee par les eaux bicarbonatees de !'aquifere La, moyenne des quant:tes des echantillsement parfait de ces conditions. J Le Cobalt /:It le Ni:ckel, prekntent des concentrations superieures a celles des granitoides. On apprecie, generalement, que dans les argiles le nickel predomine par rapport au cobalt, fait confirme par les valeurs moyennes que n!otis avons obtenues.1 J Le C u 'ivre,' est retenu dans les argiles par ahsbrbtion ba dis,proportion de entie les les aries, ll.raisse su'J)poser, un apport supplementaire de cuivre des -cristallins. 2 -Theoretical and Appleid Karstology 1983

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18 pom; G. DIACONU _Fig . 4 .:.:.... Le diag:ria.lnro,e des elements valeurs en p.p.m. P@!lr les granitoides (1) et les argiles. (2). 2 2 Cr Mn co Ni Cu Ga Pb 6 Le Gallium, se trouve dans les argiles comme une consequence de son pour !'aluminium dans les solutions Ceci pourrait e:xp1iquer ses plus elevees dans' les argil!*>, etant donne une proportion plus cie participation de !'aluminium dans la composition des argiles par comparaison avec celle des granitoi-de5. Le Plo!'1-b, peut etre fadlemtllt transporte som; forme de composes qui, (al,l; COJ:?.taJCt eaux des calcaires et dans un milieu oxydant,, le fixent probaiblement sous forme de carbonate de

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7 LA GEN:tSE DES ARGILES SUR LES CALCAmES 19 plomb; un compose stable qui' justifie la concentration f plus elevee des Cl!I'giles. Apres ce brei rpassa:ge en revue des elements mineurs determines sill: les arg:i:les et rapportes a ceux' des granrtoides, on 1 peut' condlure que la source des mineraux argileux situes sur les oalcaires de la ,Zone est wnstituee. les grqnitoides -de, TiJSmana, mais ills peuvent, 1 provenir des quar:tzites feldspathiques. Les argumentJqui SJUivent peuvent plaider en faveur de ce point de vue final: L'im'fiossilbiUte que les elements mineurs identifies dans les argiles proviennent 'des ca1ca'ire5. --:-La moyenne du des argiles egale a celle des granitoides. Cet element fidele des a!,giles, du moment de leur formation jusqu'au debut d'un processus de diagenese, ou cj.e metamor,phis'me (ce dont il n'est'pas question quanta celles de la ,,Zone absent du calorure, mais present dans les granitoides, est l'.un des arguments incontestables de la des argiles qui le contiennent. La presence dans les argiles du gallium, se trouvant dan5 les granitoi:des, manquant dans les calcaires; migranb seulement lorsqu'H accompagne !'aluminium (compose de base des mineraux argileux). Un dernier :point d'interrogation se pose : comment peut on expltquer la .presence de ces argiles rden que sur les calcaires, lorsqu'elles manquent totalement, !)a[" exemple, sur les siltites cretacees superieures limitrophes aux calcakes et se trou:vapt a des cotes d'altitude comparables a ceux-ci? Nous essayarons d'expliquer ce phenomene tout en restant dans le domaine de l'hypotehetique, vu, pour le moment, !'absence de resultats concluants. Nous supposons que la preference des mineraux argileux (dans notre cas voir Tableau II) pour les corps de ro ches carbonatiques serai.t la consequence de certains processus se produisant a I' Tableau 2 La composition mineralogique, en pourcentages, des argiles de Ia ,ZONE CLOl)ANI" La denomination du mineral Kaolin Illite Montmorillonite La moyenne, en pourcentages 45,34 50,44 4,22 l'echelle ." Ces derniers (les calcaires), agir.aient sur les solutions drculantes avec lesquehles ils viennent en contact, tel un electrode dans un bain electrolytique, en atti!rant les floculations argileuses, dont la composition chimique est formee en predominence d'elements fortement electropositi.fs (Si4+, Al3+, Mg2+, Fe2+, etc.,) qui entrent dans la structure des mineraux qui Jes constituent, ou bien de ceux; qui ne parti:cipent pas directement a la structure, mais qui atteignent des concentrations sub-

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20 G. DIACONU 8 stantiellement plus elevees par a la moyenne du milieu nant, (V2+, Cr2+, Ni2+, Cu2+, Ga2+, e
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9 LA GEN:E:SE DES ARGn.ES SUR LES CALCAIRES 21. Pe baza unor analize chimice !li spectrale efectuate pe de calcareargile prelevate din ,Zona Clo!lani", discutate in raport cu comporntla mineraIogica continutul in elemente minore a granitoidului de Tismana, llmitrof calcarelor, se demonstreazA allohtonismul argilelor, sursa de provenien'\A fiind cea a feldspatnor !li mineralelor micacee din cristaline mai ales, a granitoidelbr. Se fac unele aprecieri cu privire la rolul cimpului piezoelectric in fixarea argilelor pe calcare. In final se emite parerea conform careia, daca modelul geneti.c al argilelor de pe calcarele din ,Zona ClQ!Iani" se verifica l?i in alte zone carstice cu argile, atunci este de presups ca actualul orizont B al solurilor va trebui sa fie reconsiderat apreciat ca o roca-mama in procesele de solificare ale arealului. Address of the author : Gabriel DJ:ACONU -Institutul de Speologie ,Emil Racovita" Str. Moxa Mihan 9, 78109 12, Romania.

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Theoretical and Applied' Karstology, 1 (1984), pp. 23-28 lE :KARST ..:.. PAYSAGE BIOGtOCHIMIOUE PAR D. COMAN L'auteur arg\Jmente !'idee que la kar-stification et la speleogenese sont le d'un processus d'alteration biogeochimique des roches. dans lequel le rOle principal revient a la macroflore et chemolithotrophe,. celle-ci formant une vraie ,bacteriospnere" de la terre, au point de vue tant g.enetique que fonctionruel. Dans un anterieurement (COMAN, 1979} nous avons soutenu l'idee que le processus de kiarsti.fication et 'de speleogenese doit etre attribue a un systeme de relations cologiques dans lequel la flare heterotrophe et ; chemolithotrophe algobaoterienne joue le role principal. En reprenant mainftenant ce probJ.eme, on doit noter des le debut que !'apparition .de .la nikroflore et, .par consequent, du processus d'alteration rorches que ceille-d determine se place au ,voisinage" des 4 500 millions d'annees auxquels ,on estime l'age de notre planete. Les bacteries ant traverse toutes les eres geolo.gilques sans modWoations st:mdlirelles, I la plus";, vieille14. etant) .consideree :1' Isuasphaera isua, trouvee, dqns .lea quartzites .'d'isua de Gr.oenland et dont l'age est. apprecie a 3 800 .millions d'annees. Elle est chronologiquemerit sui:vie de plusieurs especes de milcroo!'lganisme5 spheroidciux decouverts dans les couches precambriennes du sud de !'Afrique, .parmi ,iesquelles nous mentionnons Archaeosphaeroides baberonensis (3 400 miilionsi d'annees), Eobacter:ium [isolCJJtum \(3 200-3 100 millions .d'annees). et Metallogenium personatum. cotiches de Bulaway; en Rhodesie .(2 millions. d'anmeys), 1001Jte, .. derniere <'forme, du fer. et du magnesium, etant presenJte .aiJ.jourd'hui eilJC'ore dans le5 lacs ,de Carelie, o\r elle .parti cipe a la constitution Ides minerais de, fer de type bog. De nombreu:>es colonies .q'aut:r;es. ,,siderobacteries anti> el) evideoce 'par-des sections dans les, minerais de fer de. J(r1voj. r Rog (Union Sovietique) et dans la L f>yrihe 'de neoformation .. de "la Mammuthohle d'Aurtriche (SEEMANN, 1979); &1 l'age des' bacteries ac: ool'lii la planete et en' prenanten considerationle'fait que la mkroflore'st presente dans tous-les milietix de cell.e.J.ci,. D.ous 'cioyons:' qu'6n est en W:oit a1affirmer que ce.tte mkroflore ccinstitue line entiteglobhle' 'planetaire, uri. vedtable super:. organis'l'rre',' rau 1 point; de vue ttant genetique que -fonctionnel; c'est-a-dire

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26 D. COMAN 4 se trouve en relation d!:'I'ecte avec 'la pyrite: qui a ete m1se en evidence dan'S-la couverture de gresr et d'ar:gile du clacaire" (Ce>MAN, 1979). En effet Ies 'recherches1de JAGNOV (1978), HILL (1981) et DAVIS (1981) :inontrent que les' grottes d'Amerique citees .. ci-'dessussont le resultat de la dissolution du ca!lcaire par l'aaide suilfurique derJ,ve de l'oxydation de la pyrite a partir des g:res et des a11giles de .toit (ct>mme dans le cas' de la Vintllllle exo-et. endokarstique les elements mineraux sus.ceptibles d'etre 'oxydes et, en oonse-'que:rlice, represente un faiCteur de decleruchement ou d'arooeleration des proces-s:us karsto-et speleogene1i:ques. A ,la genese du karst c'est done tout le geosysteme qui y participe, avec, ses coffiJPOsantes karstifiables et oonditl.c;mnant en tres grande mesure t les processuS hydro<;lynamigues et biochimJques qui' 'Se et l s'in-fluencent reeilproque:ment.' -L'action destr'lictive 'de la microflore sur les -roches, y oompris la -produclion du C02 respectivement de l'acide 'carboniqueou

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5 LE KARST -PAYSAGE BIOG:OCHIMIQUE 27 de l'acidoe n'est pas limitee a la surface de La Lithd:>phere, mais p.l.ogresse en poofonrleuT avec une grande efficience surtout dans les massifs cal'Caires, 'par l'intermediaire de l'eau qui circule sui-vant les lois hydrodyn.amiques dans le reseau de defauts mecanotectoniques et tex.tu-' raux de ces massifs, err determinant ce que nous le processus de et; finalement, le splendide .paysage karstique. BIBLIOGRAPHIE COMAN D." (1979 1 -Essai sur une interpretation ecologique de l'origfne des grottes. , Trav. Inst. Speol. ,E. Jl.acovitza" XVIII, p. DA VlD D. G. {1980) Ca; ve developement t he Guadalupe. Mountains. A Critical Review Of Recent Hypotheses. NSS Bull., 42, 3, p. 42-48. J.-P. (1976) -Micro/lore et processus sedimentaires. La Recherche, 7, DOLL E. {1886) -Die Mitwirkung de Verwitterung der Eisenkiese bei der Hohlenbildung in Kalkgebirge. Mitten. der Sect. fUr Hohlenkunde der Osterreich. Tourist. Club., 1, p. 9-13. DUDICH E. {1932) -Biologie der Aggteleker TropfsteinhOhle ,Baradla" in Ungarn. Spelli.ol. Monogr., 12, XII-246. FINDLEY R. (1981) -Mount St. Helens Aftemath. Nat. Geogr., 160, 6, p. 713-733. GOUNOT A. M. (1967) -La microflore des limons argileu:c souterrains son activit JJroductrice dans la biocenose cavernicole. Ann. Speleol., 22, p 23-146. HILL G. A. (1981) -Speleogenesis of Carlsbad Caverns and Other Caves of the Guacll!lupe Muntaine. Eight Intern. Congr. Speleol Proced., p. 143-144. JAKUCS L. (1973) -El papel del clima en el control cuantitativo y cualitativo de la corrosion carsica. Acad. Vienc. de Cuba, Serle Espeleol. y carsologica, 39, p. 3-18. JAGNOW D. H. (1978) -Geologie and speleogenesis of Ongle Cave. NSS Bull., 40, p. 7-18. MARIN C. (1981) -Chemical composition of carbonate waters in Piidurea Craiului, Romania. Trav. Inst. Speol. ,E. Racovitza", XX, p. 139-155. SEEMANN R. {1978) -Die Sedimentiiren Eisenvererzungen der Karstgebiete der Nordlichen Kalkalpen. Ann. Naturhist. Mus., 82, p 209-289. URBANI F., SZCZERJBAN E. (1975) -Formes a pseudocarsicas en granito de Rapakivi precambrico, Territorio Federal Amazonas. Bol. Soc. Venezolana Espel., 6, 12, p. 57--70. VALENAS L., JURKIEWICZ A. {1980-1981) -Studiu complex al carstului din zona (Muntu Padurea Craiului), VUI-IX, p. 311-378. CARSTUL -PEISAJ BIOGEOCHIMIC Rezumat Autorul reafirma conceptia sa asupra carstificarii speleogenezei publicata anterior {Coman, 1979), argumentind ideea ca in acest proces, un rol primordial il joaca microflora heterotrofa chemou.totrofa, care gratie sistemului sau catalitic, enzimele, declan!)eaza 0 cascada de reacw biochimice de oxidare, extrem de rapida, a unor minerale, determinind o serie de fenomene secundare ce due la

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28 ,D. C<9MAN 6 formarea carbonic care intervin esential! (adesea exclusiv) in carsto: procese1 atribui-te anterior, cuasitot&lmente, purr chimice ale bi(lxidului de carbon prod us prin, catabolizarea microbiogen& a substantel ororganice. pin sol, autorul considerjl ,ca, prip. ubicuitatea existenta sa care virsta de .'trej miliarqe de ap.i1 micr.oflora constituie o adevAraW: ;,:Oac: teriosfera" a Terrel, un adevarat superorganism, atit din punct de vedere genetic cit functional, care intervine in mod fundamental in transformarea chimicA a litosferei, respectiv in alterarea _tip. f-in components geosistemului alca1lui.t din roci carstificabile necarstificabile, a cAror demolare biogeochimicA cpncomitenta ; determina geneza eyolutia peisajului cars-tic. Address of the author : Dr. Dan COMAN'..;. Institutul de Speologie ,Emil Racovita" Str. qinicilor''5,

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Theoretical and Applied-KaTstology, 1 (1984), pp. 29-34 THE KARST PHENOMENA STUDY FROM THE THEORY OF SYSTEMS POINT OF VIEW BY C. FABIAN Our purpos e i s. to demonstrate that the karst system is an available one arid to argue that the petrographic subsistem inside a such a karst system plays an important par.t in the evolution of the latter. We consider that .the .state of. stress and strain of the limestone, the strike of the tensione joints, decides on the development of the cave. Otir exemplification is drewn on some caves fro'm Rodna Mountains and from ApusP.ni Mountains. The approach. of geologic problems generail.ly speaking and of karst ones, particularly, frmtn the starid:J)oint of' the-:: theory of systems was made possilble: when a; perfecting the lbect:onics allowed modelling and b. progress of conceptual and theory apparatus lead through use mathe.ma1i:.CS to work out highly; abstract patterns regarding the structure, features anJCl behaviour of karst media. All nature a-ocessihle to us, any of the geological edifice of the earth crust includi,n.g, is. wel l known to form systems, that is multitudes of element;s and relatiQns between these elements. That is why none of the gcologi:ca'l no matter the area they develop in, must be treated as an i:solated and indf_P,endent occurrence, but as part of a .whole it is conditiooneq. to and interaiCting with. Taking into account the above cons:derations, we think that the limits of a karst system can be established at the le'Vel of a hydrographic with dynarr;tk and "'corrasi:ve regime an? of a rock unit whith a porosity that ,aJlows the flow W.e suggest a sketch of .. ( . : :nteracti(:m of subsystems in such a system (fig. 1 a). According to this ::>ketch we consider that a karst system belongs to the groll!P of large systems (STANCULESCU,'1982) and we the multitudes of elements tl:lat define i.t (fig. 1 b), that the.multitude of inputs (U:::>u1), of levels of the system and inte:ricqnnt!tions between component subsystems (X:::>x1 U xi). and the multitude of outputs (Y=>Yt), as we1l as the multitude of di-stwb:ng elerrlerits come tne exterior of the system As input el_ements we the :stress field in the rock (cr), the hydraulic gradient (I), the chemical energy of reaction (Ecb), the modelling ener.gy (EM) and the time (t). The relation input-level of the output has the .. followblg well known fqrm (RADULESCU, et al., y(t) = f x(to), u(t) + g(w), where to stands for the moment of the system which is taken as initial.

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30 C.J'ABIAN 2 Taking into account the little space and the complexity the problems involved on the one hand, and the fact that for the subsystem ss1 the time units appear as compared to the other subsystems a. t-1---"[-'r b. Fig. 1 Sketch of interaction of inside a l{arst system, ss1 : tectono-petrographic subsystem ; ss2 : water circuLation subsystem ;. .ss:l : chemical reaction subsystem ; ssr, : karst relief and cave morphology subsystem. b, Sketch showing the mul1itudes of elements that define a large system, -U = multitude of inputs; X = multitude of lev'els of system and interactions between component subsystems'; y = multitude of. outputs; w == multitude of disturbing elemen:ts come from the ex-terior of the system. consirlered .. the other hand, fort this step we sha.Ql resume ourse!liv'es to diS,CUSS. this subsystem SSt ,that is1(defined by the tectono...,petrographic of the roc}} .bel9r:].gs to. the karst J>ystem. ,For this purpose ss1 whll be raised to a system rank and analysed as sue!:'). and we shaH tvy to prove the 'i. t the karst system. The structure of any csystem implies a set of ru}es that' make the system vdable a. a!coording to tli.e totality rule the system is a complex 'consisting of ni.ore r subsystems, th:ait as a 'whole 'd1':5poses t of pt:operties neither to tnose' of. rthe' comPosing elements to a1gebrical sum. The; exani.pile akhand ,is given by' the "of the uphomogenity of the petrostruc.ture, furctli.'on ofl 'the dimen'sions' of the sam-pling standard. b. ; the property of transformation reffers to the' kinematicS fonn:s of t?e system, to its In t11-e fabric J.t t.o yariabon rate of the properties of the &ystem, that 1's to the sta1ie nf strain, (e). .. .<;.''the property' qf self 1nsptes the: .of the tQ.ta l,ity .of transformations tl}rough their pJay 'itself. mechanism of self regulation' one ideri.tify the imrl inpernal for petro-systems .als9.' In the first case, ,the of the s:y;stek in its relations' with the environment .is optimised; an eXternal fieltrpf -+ I -+ J "' f6rces (F) :induces a l f.ield of sitress l {a) 1n the rock unit (dA) it acts1tipo:ri; -+' -to F =adA In the second case an 'optimisation the rock 1 fabric towards cancelling of the state of stress through establishment of the state of strain takes place (fig. 2), e ,aE

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3 THE KARST PHENOMENA . lfR.O)JI THE THEORY OF SISTEMS where for ;young ela_,s.tj.city module . Both cases regarq a negative feed-lbapk of -rank. Given the characteristics and the behaviour of the petrographic media we shaLl try to, c1rcumscri1be to the typesof systems defined by the general theory of systems, a. the petrographic sys.tems al'le open -,because the state of stress institues itself in a rock body U arid only if there exi'5ts an ex.terna!l field of forces that acts upon the respective petrogaphic uni.t. b. bei,ng self reg].llated-structures through. the .feed-back mecanism; the petrogaphic systems are circular ones. .c. of Jtilfne between the state of that the sy;>tem is dynamic, that it changes with time (f!.g. 3). The evoluti'9n of its fabric is "of. en tropic tY'J)e for the rocks. We decision Fig. -Sl}etch of a _mechanism, ssd. :::;: sul;Jsy;;tem of decision ; css = conducted subsystem ; ssf,d = of feedback ; a = state of sttess ;1 E = sllate of strain ; F forces of cohesion. Fig. 3 -Algorithm of the processes inside a tectono-petrol!raphic system. argue th:s by the modification of symetry of a :r;-ock follo-- ') ( .I I wing deformation, when the fabric is obtained by an o,peration of of syme.try elements of 'the structure, of the strain qnd of the .stress induced in the rock. The stress and the strain being usually orthorombic, the 'level of the structural organisation, reflected by the symetry degree, decreases at least to orthorombic for the rock. For the concrete case in field, the dynamic property of the petrographic system expresses itself through i-ts plicart;ive or/and disjunctive One knows. tl1q!t positioning in space of the thTee diTect.ions' of princlPal decide the type: of fracture that

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32 C. FABIAN appears, and:that.'the plaoe along he directions df':the normal (an) anrl the shear (T) stress take.-!rtlaximum values;' crn-2 crl+cra ,.::....: ositi on of the stress . elypsoid (fig. 5) deduce'd by processing of these mycrotectonks data. is -similar to that determined on other occasions (BLEAHU, 1974 and' DONOS et ru.; .1975. The st'rike of the

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.....,.. t-l g [ e: llo :3 I '< i w o r:f oo 00 .. QO -ll:OLUMEDISTRIBUTION : DISTRIBUTION OF oF ROOMS-_ JOINT STRIKES 4 _,.:-correlation between the dispo sition of the rook joilllting cavernament of caves, St and .S2 = shear joints ; T = tension joints ; A :::: zone ; B = Iza-:zone; C = Sdirii;ioara -Pojarul Politt:l zone. / Cj lq F "-:/ 'c: fM4 }' _, 1 N ,'yt '0._s r,_.c. / ---2 -':o :d.:: t. !lL . a. N \ "t :i II c!TT/ c 3 _// b: N F.tg. 5 : -The position of the shess elypsold . and of the of the mapped join-ts, S1 and ==e} sfiear joints; T ::;:' tensoin joints ;A = TAU!;>Oare zone; 'B-:: zone ; c.:F Scliri!)oara-Pojarul Polite ( zone. "" "l l': 'll Cl tJ jl g >< til a 1!: til ;.>

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34 "C. FABIAN 6 tectonic effort is N 76W in the zone, N 83W in the Iza zone and N l4 E in the Polit:ei zone. It: follows that an important part in the evoluti9l?of a karst system :played by th:e degree of limetone deformation by jointing and thus by features of the maarounit in wich ihe rock in included. BIBLIO,GRAPHY BLEAHU M. (1974) -Morfo.logia carstica. Edit. 1?t., Bucure1?ti. DONOS I., GEORGESCU M. (1975) -Tentativa de reinterpretare a structurii Sa eel pe baza unor date noi litologo-stratigrafice. Rev. de mine-.' petrol-gaze (M M.P.G .), 26, 111, p. 109-111, Bucure1?ti. F1NK H (1967) -Tektonik und Hohlenbildung in der Niederosterreichischen Kalkalpen. Wiss Beihefte zur Zeits{:hr. ,Die Hohle", 11, p_.' 128-150. PIAGET J. (1973 -Structuralismul. Edit. $t., RADULESCU D., MINOIU S., STAN E (1978) ---l?;ttroducere in teoria sts'temelor. Edi.t. 1?i Bucure$ti. STANCIULESCU. F. (1982)-Dinamica !is!gmeior mari. Edit. Acad:-R.s.R.,JBucuTURNER J. F., WEISS L. E. (1972) -Structural Analysis of Metamorphic Tectonites. McGraw-Hill Book Co. STUDIUL FENOMENELOR CARSTICE DIN PERSPECTJV A... TEORlEI-SI$TEMELOR Rezumat problemelor de lw. a celor ,de1 1n special, din de vedere al teoriei sistemelor a fost, posibiU!. ln rooinentult in care perfectionarea tehnicilor experimentale a permis modelliri, iar prdgresele apa<;onceptual au condus, prin fol6i.rea matematicii la elaborarea un6r 'forme de inalta abstraotizare privind structura, proprietliWe compor.tamen-tul :'mediilor carstice. ca sisteniele cart.sice pot fi in grupa marl $i se p opu? limitele unui astfel de sistem, precum de intera<:tiune ;.a subsis.temelor iD. 'cadrtil completului 1e legi pe care n comporta stnictura se f!lt!e :Pen try. sullsistemul' "'teoton .9:-J1E!trografic !?e-iii ,Coti'formicu acestuia' din se incear& o cii'Cumsor tere a lpl tipurilor de de teoria generaHi a sistemelor . Ca 'exernplificare se prezintli un studiu oomparativ al structurale ale citorva zone cars.tice din Muntii Rodnei !?i Muntii Apuseni. Address of the author: Ciilin FABIAN -Str. 1;>aradei 53-61, Bl. A9, sc. A, ap. 24, 78472, Romania.,

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Theoretical and 1 (1984}, pp. 35-42 THE RELATIONSHIP rETONICS AND KARSTIFICAtiOr\f IN1Tft.E 'CAVE1:FROM I (ROD>NA MOUNTAINS) BY t: Sll.. VES'i'RU The author presents,...thtrimpot1tance of tec.tonics in the karstification of the limestone area 'from TAU$Oare (Rodna Mountains), using the tectonogram of the ljrnestones and several morphologiCal details. A correlation is a.t tempt:,P: 'between the types of cracks and the .role played by each one in developing of the underground drainage. A possible explanation is/proposed too, for a ce;tain type of pseudomeanders. In a prevjp!us study (SILVESTRU VIEHMANN, 1982) ',the relation s hip be.tween These. were caused by a faulta!g.e in steps, which affects the limestones too. The amplitude of these step s is more impo:M;ant near the contact of limestones wi..th the basem ent, decreasing. on: the" remote .side T.his .explains>-the high vale-us of t h e dipping angle of limestones (an average of 65c) .. implicitly ,the a.epth' 'of the :-ca'v e .(374 nil) tlie are nat thitker t Ban 60 m ) : i Tl1e :vcilues .of deJ>tl1: qf. tpi:> Ffive, ,Pqblisl)ed in previous. . were e xaggerat d because "of aLtimeter m'easutfng. Tfi e .374 m value in the resulto f a survey wirtih the 'pre cisi6n1 degree o f sr. lflle 'presen. t map show' s tlte passageways k nown in 1976

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38 E. SIL\ffiSTRU, 4 .,; Fig. 2 Planimetrical sketch of a 142 m section of .the Main Flow, flow contrdi..Ioo : by stratifi-cation. The moment a favourable crack-' is reached; the dr.arl.naf!e wi1l move on it .and the whole; mechanism resumes. It is to be .men:tioned .that .passage passa.geway from a vertical .to a ,s.tratifica-t'i.on plane,. was IllOticecl befOTe on the' Kilometer Passageway, by ,VIEHMANN et oal (1964) (This was demonstrated by ten cros s sections, made on 50 m of strai.ght passagx?way. However, the case We. discuss h2re is different, as. it concern' s the passage from a discontinuity system to another,, passage. that cooses tur-nings in the passageways.

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5 THE RELATIONSHIP TECTONICS AND KARSTIFICATION 39 4: +I'HEr REL1\lf'IGNSHI"f> AND ENDOKARST MORPHOLOGY Some specific cases in the cave from Izvorul are presented : al a typical recttangular profile. The water volume variations were There's ,just one bigger widening,. eviden11ly caused by a ; shwle interca1ati'On (the-inJtercalat:iiOm>' role was presented in" a..,previous study -VI,EHMANN, 1982). One can notice big widenf.ng in with tlj.e thin intercalation (1 \em.) . This :widening is asymmetric, bein: g ,dearly oontrolled by the 'dippiillg. The oontrolling drack in this case. is a 'S? on. e (fig. 3). b) at f.::I'Sit straJtiHcatio:r'l corttrolled, a passageway had intersected a t crack, completly
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40 E. SILVESTRO fig3 .t _,1.-----1m -.1------_-----------,..-L----;---------1 figS Fig. 3-6. Cross sections illustrating typical passageways profiles from the cave from Izvorul Til.U!)oarelor For explanations see the text. Key: 1. Limestones, 2. Shales. 6 some of the limStones that lay directly on the crystallin basement or, the edges of bigger limestone massifs. -Among the three kind:s of .cracks generated in a ruptural strain the S1 and t ones are the most frequently used by the undeTground waters. -The craks and the changes they have caused to the parameters of the s.tratiiiDaltion, might generelte pseudomearulered Pas..saReWays. -Some traces of active tectonics were mentioned before in the cave from IzvoruJJ. Tau!?oarelor {SILV'.ESTRU, VIEHMANN, 1982). This was

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7 THE RELATIONSHIP BETWEEN TECTONICS AND KARSTIFICATION Fig.7 r Fig.8 Fig. 7-9. Cross sections .typical passageways profiles from the cave from Izvorul For explarurtions see the .text. Key : 1. Limestones, 2. Shales. 41

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.42 E. SILVESTRU 8 presunia:bles as the Rodn.a compa.rttmenrt .together with the whole North-Eastern part of Romania is stJ ri<>ing. Attl:le -same time,sueh a mo-verl'!enrt-explai-ns -the-prevalent--tenf3donal charatter of the main strain in the a!I'ea. The aruthor intenJds to detai.tl the study of this ,problem 1n the future. REFERENC'ES, BLEAHU M. (1974) -Morfologia Carstica, 590 p, BLEAHU M., DECU V., NEGREA ST., PLESf\ C POVARA I., I., (;1976) -din Romania, Edit;-Enciclop., 416 p. GURA!U A. (1982) -Microtectontca, :j!:tiit. Tehnicii, Bucurel/l(;i, 319 p. LAZARESCU V. (1981) -Geologie Fizica, Edit. Tehnica, 511 :p. SILVESTRU E., VIEHMANN I. (1982) de comparef dans le karst des Monts de Rodna Trav:.'' Speol. ,E. Raco'vitza", 21, P. 63-67. VIEHMANN 1., RUSU T., M. (1964) --Complexut carstic Zalion (Muntii Rodnei), de Speol. ,E. Racov-itp_:, 3, 21-48. RELATIA DINTRE TE?CTONICA CARs.,'I1IFICARE IN PE!';)TERA DE (MUNTir'OOD..NEI) Rezutna .. ( Lpcrarea prezinta sinteza unor masuratori microteatonice efectuate in tera de la lzvorul Tau!?oarelor (Mun\ii Rodriei). Acea11ta sinteza, concretizata prin tectonograma calcjlrelor, -este .integrata in contextUJ. geheral al Muntilor Rodnei a poi core lata cu multiple aspecte morfologice in subteran. Sint astfel semnalate un:ele particularitati este propusa o ipoteza genetiQa pentru un anumit tip: de pseudomeandre. _!_ Pachetul de cal care a fost afectat de o singura deformare rup. turalcli, lega.tcli de faza Aceasta. deformare a fost de tip tensional. Generalizind, autorul considera ca fisuratiile datorate unor deformari tensionale, jo'aca un rol important in carstificare. -Din 'cele trei tipuri de fisuri generate de tj deformare rupturala, (S1, S2 !?i t) primele :;;i ultimele sint cele mai favorabjle drenajului subteran. -Fisurile $i modificarea parametrilor in proximi-tatea lor, pot genera galerii pseudomeandrate. ---, Au fost semnalate !?i unele urme ale tectonicii active in aoeasta pe!?tera. Address of the author: Emil-SILVESTRU -Str. Stejarului, Bl. 6, Sc. D, Ap. 7, 4529 Singeorz Bai, Romania.

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THE TRIGONOUTH -A MICROPHORME IN THE SISTEMATICS OF KARTS MORPHOLOG BY C.LASOO Small fragments of limestone 3+-4 regiUar aspect, were, pbseryel in the, sediment of sOffie caves. Their. size :js of about 2---r3 : em. The angular pieces._of are like a. tetr.agon which is an oposite shape :to the''rolled stones formed. by erosion in movable sediments in rcaves. Later on we found a big number of this'kind of stones in the soil of different karst areas. These angular stones have the shape like those found in caves. But their surface is dull, pow,derly, :'nuiY.be because of phytogene activirty. The researches made on the movable psephyto-P!J8my thic cave sediment showed a special type of karst polishing properly for caves (Bravard, Siffre 1958), (Siffre 1961). The extreme case of that Pollsh'i10.g type are spheric balls of limestone .. with . very high rolling indexes, till maximu'm sphericity index : 1. .But of the s1xmes we 'round .iS the 'dreikanters ifonned by sand .. erosion in --4lesert ai"as. Observtim.,g a number of' 50 samples we oonC:Luded that they represent a spedfic kocst m.icrofornne and we them 'Triganolithes (-rpL'Youou = triangle, AL6oc; = stone). Acording to our observations, they have the .following formation mechanism: a. -in very tedonised lirriestohe, the three fissures-system, with a density of 40-50 fissures/ m .eter, cuts the rock in regular, cubic or rhomboedrk volumes, about 2-3 om wide. The smaLl cubiiC volumes do not h a v e other fissures' and their size is aLmost constant and proportionaL They represent : : a s'tructural celt. of :tec'tonizoo lim.estone (Fig. 1, a.); b t,h:is : Stt"uctur:a l is Wling in the; oft the oavesr or in karsti.c soil, they 'wiH be SUJbmitted .to a corrosion process (Fig. 1, b.). c. the corrosion will attac the points of the .stone fill'St, according to a well. knpwn law . cutting the cube's. points, 3. yqlume,. reserobling1, .the ,stones .we, found, will be obtained. (Fig. 1. 1 ,o.):,

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C. LASCU 2 Conclusions : -The "trigonolithes" have a .proper shape wich refledls a proper strtJctural and diso1utiontal formaltion mechanism. -It is maybe the simplest form in the sistematics o!f karst morphology forms, an elegant illlustration of the disolution process. . : :Y.<.:. . :: . . z1.) :::.{::> :::' :: Fig 1 The formation mechanism limestone ;te.t1aedron REFERENCES BRAVARD Y. SIFFRE M., (1958) -L'erosion karstique Contribution a l'etude du faconnement des aiZuvions souterraines. ze Congr. Int. Speleo. Bari. SIFFRE A., SIFFRE M., (1961) -Le faconnement des alluvions karstiques. Annales de Spelrologie Tome XVI, fasc. 1. ,TRIGONOLITUL" -0 MICROFORMA IN SISTEMATICA MORFILOGIE!J CARSTICE Rezumat Au fost observate in sedimentul unor pel?teri mici fragmen.te de calcar avind trei-patru col\uri ascu\ite Iii aspect regulat, de tetragon, fa.pt neobi!inuit pentru sedimentul mobil din pe!iteri, de obicei foarte bine rulat, mergind pina la o rulare de tip carstic pusa in evidenta de Bravard !ii Siffle (1958) !ii Siffre (1961). Aceste forme, semarund foarl:e bine cu dreikanterele din zonele de!iertice dar avind evident o alta geneza au fost denumite trigonolite. Potrivit observa\iilor facute asupra unui numar de 50 de C!iantioane, mecanismul lor de formare este urmatorul : a) -tn calcarele foar.te teatoniza. te, cele .trei sisteme prulcipale de fisuri, avind o densitate de 40-50 fisuri pe metru liniar, fragmenteaza roca in volume romboedrice sau cubice cu latura de minimum 2-3 em. Aceste fragmente regu-

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3 THE TRIGONOLITH -A MICROPHORME IN KARST MORPHOLOGY 45 late, deobicei nu mai prezinta alte fisuri, ele reprezentind un fel de celule structurale ale calcarului tectonizat ; b) -cind o astfel de celuHi structuralii cade in sedimentul speleal sau in sol, va fi supusa un_ui proces de coroziune ; c) -fiind vorba de corpuri omogene fiirii alte coroziunea va ataca (lntr-un mod analog procesului de coroziune al cristalelor). Prin tiiierea unui cub sau romboedru se obtine un volum tetragonal analog fragmentelor giisite Avind o forma distinctii un mecanism propriu de formare ce ilustreaza concis faza structurala. faza a procesului de carstificare, consideram cii trigonoli-tele se pot inscrie in sistematica formelor caTStice Address of the author: Cristian LASCU, Institutul de Speologie ,Emil Racovitii, Str. Moxa Mihail 9, 78109 12, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 47-49 OBSERVATIONS MINERALOGJQUES. DANS LA GROTTE DES OURS -PAR M. NEDOPACA L'ouvrage traite la mineralogie de la Grotte des Ours-Bulzeliti. On Merit une seri e 'Cie' minerimx: calcite, dahllite, gypse, montmorillonite. siderite, r psilcirilelan avec des determinations microscopiques, analyses chimiques globales et spectrales ; on donne aussi les analyses IR et RX. On discute la genese de chaque mineral. Les calcaires cristallins martnoreens du' nord du de Hunedoara contiennent de :norhbreux phenomenes -kai"Sifliques doi:lt le plus interessant comme m'ineralogie, c'est. 1a Grotte des Ours-Bulze!fti. La Grotte _des; a une longueur de 1800 m et 77 m de ( ,-75. Jill), ;a.vec qOO m actives et 800 m galeries fossiles . Fflle est aocess'ible par deux petites entrees. La mineralogie de la Grotte des, Ours-Bulze!fti compr.end en principal des formations mmposees .de calcite a cote de laquelle on a determine les mineraiux suivai:rts dahllite, gypse, monbnorilllon.irte, siderite et I>silomel.ane. La CALCITE est 1le constituant principal des types de speleothems . Le' mode de .presentation de la calcite' est tres divers et il co,mprend des foJ.imes d'egouttage, de .sui.ntemen.t gravitationnel, de oapilarite et de bassin (BLEAH.U , 1982) . ll .y a aussL de montmilch dont la genese nous 'la conSiderons coinme primaire. Les cristaux' de calCite'. apparaissen:t ; s'us forme de scaleriooores et rhomboedres. Dans 1les' irous ayant un tole de' :Cristallisateurs, la cakite est excavee, etant formee partJ'oseiHation du niveau de ,fea.u propor:tion:riel a .}a quote-part des cris1Jaux (ANDRIEUX, 1963). Les cristaux rhomboedres se sont formes .dans des geodes. :Les crista.ux sont aplatis, zonaux, le de la cristallisation ayant toujours lieu dans un cadre argileux. La DAHLLITE. Au point de vue genetique, ce mineral es-t lie a la circulation des eaux acides par des couches contenant des ossements fossiles d'ours. Le GYPSE. Le minera1 est depose sur les blocs et aPI;ara1t so us fonne de crol1tes et de fines Le speCtre d'aibsotpsion en IR presente des pics
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48 M., NEDOPACA 2 petites .quantitks de pyrite existantes dans la ibreche d'une faille, qui par des processus d'hypergenese sorut passees au stade final de sulfate. La MONTMORILLONITE comme da; masses de terre, hu.miides, puJ.verulentes a l'etat sec, de coUJleur hla:111Che. Elle forme des depots rythmiques sur un substrat de calcite. Du point de vue microscopique, il n'apparait pas de cristaux visibles. L'analyse de diffraction en RX atteste la !presence d'un agregat 50o/o plon:tmorililonite, 30Dfo gypse, 150/o quar.tz et 5% siderite. L'analyse chimique glohale releve une montmorillonite avec du calcium dont le rapport MgO : CaO est de 1 : 6. La preseniCe de ce mineral indiqiUJe '!lil .nivea:u de metaroohes inol'llSes dans les calcaires marmoreens, qui imbibees de l'eau acide ont lil:>ere Si, Al, Mg et Na par des processus d'hydmlyse. La SIDERITE. Le .carbonate de fer est deposee avec de la montmoriUonirte comme des agregats g.ranoullaires (0,012 mm -0,018 mm). I1 est in'COlore dans des sections min>ces, td'une birefringence elevee et uniaxe negatif. L'analyse en RX inddque la presence cer:taine de oe mineral. La PSILOMELAN:E. C e t oxyde de maruganese est dJ)ose sur les alluvions .de l'actif principal .et sur les comme des pe1li cules minces avec de la calcite et de la dahllite. La couleur de la melane est noire, parfois marron. Au microscope, la grosseur des pellicules est de 0,012-0,0056 mm. Ellles presentenot une couleur grisatre..:blanche, puissance de .reflexion I diminuee : 20-250fo, birefringence elevee 'et anisotropie puissante. La psilomelane forme des bor.duT"es collomorphes sur' ies cristaux de calcite finale. On pu obtenir de resultcrts surs .en IH. et RX. L'a:zialyse chimique globale indique une psi1ome1ane ferriiferrique ayant un contenu diminue en barryum. Du point de vue spectral on a determine encore Ni -0,03%, Co -0,003%, V -0,0120fo, Cu -0,021%. Par la composition chimique, la psilomelane decrite par nous ressemble aiUX noduiles du domaine ooeanique. La presence de ce mineral est liee a. dans le Cambrien de region ,-la de Muncel -de niveaux de ferro-manganese qui, par llevigation et transport en solution, se sont redeposes, a l'aide des; baicteries, dans le .domaine souterrain (COMAN, 1979). BIBLIOGRAPHIE ANRIEUX C (1963) -Etude cristcdlographique des pavements polygonaux des coulees polycristallines de calcite des grottes. Bull. Soc. Franc . de Mineralogie Cristallographie, 86, p. 135. BLEAHU '-.<1982) -carstic, Ed. Albatros, 296 p. COMAN D. (1979) -Essai sur, une interpretatioit$ ecologique de l'origine des grot tes", Trav. lnst. Speol. ,Emile Racovitza", XVIII, p. 201-207.

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3 OBSERVATIONS MINERALOGIQUES DANS LA GROTTE DES OURS 49 OBSERV ATII MINERALOGICE !N PE$TERA UR$ILOR -BULZE$Tl Rezumat Pe!?tera Ur!?ilor Bulze!?'ti este cantonatA in calcare cristaline marrnorene !?i constituie obiectivul endocarstic eel mai interesant din punct de vedere mineralogic !?i geochimic din nordul Hunedoara. Dispusa pe zece etaje, cu galerii fosile !?i active, ea are o lungime totala ce depa!?e!Jte 1800 m. Dintre speleoteme se remardi formele de picurare, prelingere gravitational& !li de bazin care se dezvolta mai intens tn partea inferioara a pe!71:erii. Se eviden\iaza speleotemele alcatutte din calcit, alaturi de care au mai fast determinate prin spectroscopie IR RX urmatoarele rninerale : dahlit, gips, montmorilonit, psilomelan l!i siderit. Pentru varieta
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Theoretical and Katstology, 1 (1984), pp. 51-58 REMARQUES sUR 'LA STRUCTURE MICROSCOPIQUE DE J. -' f I CERTAINES PERLES DE PAR ' Alexandra BADAU Le. travail presente les resuli1:ats d'une etude faite sur des sections miilces de perles de caveme de divers types. morphostructuraux. On y met en evidence la 1 relation entre leur structure inti me et les changements des conditions du milieu oil elles ont pris naissance et se sont developpees. Les pedes de .caverne sont .des p'1us ou moms spheriques avec structure formees par suite de la sedime!1-: tation du .ccmbonate de oallcrum au tour d'lliD noyaru, qui peut etre un de un crista!, une de cristarux ou .nne oouclle mince de. calcite. Ce sont des formations qui sont en permanept mo1,1vement, ce qui empeche leur soudure au .substrat sur leq'llell. elJes se trouvent. Notre .a ete faite sur 12 perles,. On a constate en sectionnant .que trois e.taient de c'est-a-dire qu'elles etaient le resultat d'un depot autour c;i'un mqrceau de calcaire ou de gres. L'etude microscopique .a efie.ctuee la technique des lumier.es p?ralleles, pour determiner la dimenskm des cristaux et des aJl!leaux, et par celle de la .lumiere polarisee et pour la determination: ; des composes mineralogiques. On a .identifie a .la des analyses : -des cristaux de oalcite a habitus rhomboedrique, prismatique, ou des oristaux sous forme d'agregats xenomorphes, ay81Ilrt des coulem's d'interferent:e elevees et etant optiquement uniaX'eS ;1 -des cristaux d'aragonite a disposition radiaire, avec un habitus prismatique, cfibreux, sans cli:vlage, -ayant' .extinction droi1Je et etant optiquement biaxes; -inclusions limonitiques et minces couches de substance argileuse. On a soumis les neuf. perles et les trois pseudoperles au .test Meigen, pour verifier la pr, ese:qce de J;'aragonite dans leur structure. Les cormretions etudiees prov.iennent de neuf grottes des Monts Apuseni. En ce qui suit, .on va passer brievement en revue leurs principales parHc:u.l'arites morphologiques structurales. 1. La Grotte de Preu$a Sittueoe dails le defile d'Aiud, elle a une lon,gueur de 15 m. C'est de la que provie:nt l'uM des trois pseudoperles. Elle s'etait formee par

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52 ALEXANDRA BADAU 2 sedimentation du carbonate de cakium autour d'un fragment de caoloaire contenant des fossHes et sil1onne de miilJOes veines de calciite ma:olee. Les premiers cristaux deposes sont plus petits (0,08 mm), puis ils deviennent plus grands (0,3-0,4 mm) sur l'une des faces du noyau et ont extinction droite. Les cristaux sont en calcite, les plus grands etant allonges en direction de l'axe cristaHographique c. Les autres cristaux forment une coucb,e qe 0;6 mp1 :l=)pseudoperle. 2. La Grotte de $esuri Cette grotte, situee dans le plateau karstique de (M10nts Bihor); un gtotte active; elle 'a' 230 m de denivellation ert 2500 in de longueur-: On 'en a etudie un' cas de croflte de 'perlage autour d'un fragment de gres. La section microstopique nous ''tine succession d;annea:l!1x formes de -cryptdcristaux de'calcite en. a:Iternance 'avec d'autres plus rkheS-0en rmn6nite. 'Puisque -la grotte :est active, :on peut suppOser que le fragment de gres a eu la possibilite pendant les' 'crues d'arriver dans un bassinet, mele a de nombreuses impur.ites .' L'a1Jternance des couches plus ric:tes en limoni:te avec celles qui en sont' plus pl:mvres s'exp!liqu:e par 1a V,robable,mept-_englobes .par ) uhe mass'e' argileuse et ensuite a ,l'endt;oit,ou s est formee. La croute carbonatee est constituee de neuf anneaux d'aragonite et de calcite. Le premier, d'epaisseurdneguliere, 'est fo.rnne de :ryptocristau:x de substance arg:illeuse (0,07 'mm d'epaisseurr-)i-altement avec trois oooohes d'CIIMI,g'Onite

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3 LA. STRUCTURE MICROSa:OPIQ.UE DES 1 PERLES DE CA VERNE 53 et 'de calcite -(.0,3 :rhm d?epais5etlil'). La dern!iere Cou.che. est en Les dimensions des anneaux etant relativement '11ij cbncentration la soluti'9n dolJ.t est issue, .l.a. pseudope:rrle a du :varier assez ratpidement. Les con,cni!tiqns resultent d':une .alt!:nentation:cpennanente. et assez crapide du bassinet. on1 a .pu reDl&"quer d'ar
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54 ALEXANDRA BADAU milieu se sont longuement maintenues constantes et il. en p. resulte des cristaux fibreux d'aragonite. L'altemance des annealliX de oa1cite rnilcrogranulet d'une couche de cristaux'de calcite fi:breuse, probalblement de l'ara.gonitte tran.Sforrnee en c
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5 LA STRUCTURE MICROSCOPIQUE DES PERLES DE CA VERNE 55 sans que ce ;,noyau" puisse etre delimirte. Dan chaque anneau de cette zone la densite des criStaux est d'aber' d'une epaik>seur de 1,16-4,. mrn, et paT des anrneaux formes de microcristaux d1arragonilte, epais de 004 a Q)2 mm. La seconP,e perle est de type ruJR'Ueux, ayal).t 8IU cerntlre une paati cule limonitique (1I'=0,8 mm) sui.\llie alternance de couches fibreuses de calcite et de couches de caLcite micro_granuJ.euse de dimensions variables (0,04 et ,2,40 mm). A paa-ti.T de il.a 11 erne couche, de lonw; cristaux fibreux: penetrelll!t dans les OOU!Ches q!Ui suivent, ce qui ne permet plus une strilote del.imQ.tation entre les anneaux. La troisieme perle, de type allllSterifOilillle, est oonstiJuee vers l'e:x:rterieur d'environ 3-6 couches tres minoes, qllli semble:nt avoir grossi continuehlement et qui sont mal delimitees a cause de plusieurs intel'!J)E!netra tions. L'epadsseur moyenne de ces fines oouches est de 0,07 mm. Il y a ensuite 21 anneaux composes de cristaux d'Uille forme tout a fait particlllliere. Les cri:staux de calcite, de dimensions pllllS reduites, sont places au sommet ,des 1d'aragonJite, focmant a:nsi des ,crlliotaux aux extremi!l;es en' explosiJon". On peut SIUp!pOSer que la exttremement de l'araoRo n.ite et de lJa. caiiJcite a l'in
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56 ALEXANDRA 6 la fo.rma1ion de l'amgond.te, car les sont bien ce qui eSt l'mdfi.ce d'lllne croissance lente et de long.ue docee . Par le .changement de 1a co.mposilltion chimique de l'eau,, on est arrive a U;ne COil'].:binaison qui ,reridait possible la for.matdon de la .oaillcirte .Ce11e-ci a cnistaH:ise et s'est sedimentee 8IU sommet des cri.stJaux deja oonstLtues. l'ls sont ralement plus petits, done leur periode d'evolutlion a ete p1us breve . Les anneaux composes de calcite rhomboedrittue dam; le cas Ale la troisieme perle, ainsi qrue oeux de caltcite des deux q.utres, sont plus reduits comme dimens-ions, plrus riches en limonite et plrus compacts. Lq, "Pe$tera Partiza'(l-ilOif'" Elle est situee dans la V aillee de lada. L'objet de notre ete un microconglomeraif; de perles, forme tl'ind.ividus isoles de 2-4 I mm,' ,encastres dans un ciiment A la suite de I' analyse, on a suppose que 1'.:; rriicroconglomerats seraient l'indice d'une modification brusque dru mhlieu de cristalHsation, qrui a genere des crdstaux squelettiques ou 'en forme d'ailguille a maturation insuffisante. On trouve de tels cristaux a 1'-inten :eur des dernieres couches des perles du mkroconglomerat. Leos cristaux de la derniere couche d'une perae s'inter,penetrent ave.C. les cristarux simaJaires d'une autre peril.e, ce qu.i mene a le.ur le paleocilimat de la cav1te, sur les variations du regime hydrique et sll!l" le mecarusme de mouvern.ent de ces concretions OITEVA OBSERVA'fll ASUPRA STRUCTURLI MICROSCOPICE A UNOR PERLE DE CA VERNA Rezumat. Lucrarea prezinta rezultatele anallzelor microscopice :facute la microscopuf polarJ.iant; .pe sectiWli subtiri asupra unei colecW de perle de cavernli. Au fost c;rcetate un numar de 12 e11antioane din pe!11;eri diferite. 'Au fost descoperlte ci_!eva perle .false (pseudoperle) adica concretionari care lmita morfologlc fenomenul de perlaj.

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7 LA STRUCTURE MICROSCOPIQUE DES PERLES DE CAVERNE 57 La majoritatea perlelor analizate au fost puse in prezenta unor inele concentrice, a 1temative, de calcit aragonLt. Prezenta cristalelor de aragonit (cripto f?i microcristale) este mult mai bogata decit s-a crezut. S-a incercat o corelare intre conditiile de evolutie a perlei $i structura acesteia. Au fost observate stadiile de trecere $i maturizare a aragonitului spre calcit. Studiul analiza structurii cristalografice a perlelor de caverna poate furniza in!ormatii paleoclimatice pentru in cauza : Address of the author: AlexandTa BADAU, Cercul de Speologie ,Emil Racoviti'i" -Cluj-Napoca, Str. Clinicilor 5, 3400 Cluj-Napoca, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 59-68 LE VOLCANO-KARST. ET LES MINERALISATIONS DE FER ET DE I SOUFRE DES MONTS CALl MAN PAR T.NAUM L'aragonite, qui clot l'activite hyd.rothermale, separe deux etapes par la temperature des solutions: 1. l'etape des processus ,volcano-karstiques thermaux" de longue dun!e, accusant des larges limites de variation de la temperature, concretises par la presence des concentrations de limonite, -hematite, goetite (contenu eleve en fer lorsque la limonite se depose dans des caviltes elt revet des formes concretionnaires, stalactitiques et stalagmitiques -grotte le Palais de Chocolat) et par la presence des depots de soufre; 2. 'l'etape des processus ,volcano-hydrokarstiques froids", aux solutions agressives dues au fait qu'elles parcourent des roches acides, aiilsi qu' a !'apport. d'eaux provenant des tourbieres, mise en evidence par la continuation (a present egalement) du processus de formation des stalactites et des stalagmites (Palais de Chocolat), ainsi que par le depot des concentrations de limonite t de soufre. Dans !'evolution d ensemb1e de la geomor.phologie du Massif Caliman on observe l'etagement sui>Vant : Sur la ligne de crete, un relief legeremenlt modifie par comparaison a !'aspect prima'Lre, par les eruptions volooniques; seuds les fronts de ouesta:s deliJmites des su'I"f, aoes strudturr"aJ..es, ainsi que le srode avance de 1a desaJgregation :eryogene des roches (tout parti!oulierement dans Ca!linnan
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60 T. JllAUM 2 meDJts vallees, un qui atteste la presence de processu\:i intenses de dissolution et d'alteration ellJgendres par une circul.Jartion hytdrokaxstique active (,volcano-hydrokarstique"), qui a continue les ancilens oprocessm hydrothermaux (circulation ,vo.Jcano-hydrokarstique thermale") posrtvokaniques de soufre ; un p1ocessus volcano-karstique aux eaux thermales riches en dioxyde de carbone), conditionnant la continuatiqn du processus ; lf'er9siop. et. de reti. .'Qu forme d'aci:umul9-tions seoondai.res (c;:ette fois-ci. aux .eaux froides fo.rtement acides a cause des andesites qu'elles "traven.ent,. L'ensemble tout entier des ca tegorie3 de relief mentionnees est soumis a presell1t a un complexe de modelage diifferencie au point de vue de l'ti.ntensite et de l'effet, qui se fait remarquer par des et des formes actuellles dis.tinotes pour les espaces interfluviaux et les couJ.odrs de vaililee. Pa,rmi les plus imiPortants aspects cLans ce sens si!Rnail.ons IJ.'erosion intense, specifique aux OJ'!Ranismes. torrentiels, aux Renerations de cannelures et iravai!nes, ainsi qu'aux processus de ruissellement COiliCe:rutre. Le versan.ts et les surfa'Ces de r.aOcord. des vail.eurs critiques de 1a decliv:ite ont .facilite, dans'le cas des oot.wertures de1uvi:ales inltensement dep}aceinents 1ents sou:s forme de glisselments ,superficiels du type des soli!ln.lX'i.ons. Cette dynamique des pracessus actuels a joue un important dans la circuJ.ation des eaux Slt.lllfiU!reuses en ra:ison du fait qu'ils ant cree un milieu favora!ble au depot et a la locale f.t U SIOufre seoonldake (probalblemen.t meme de celu'i prima-ire), represente tout pal'ticulierement par les zones avec des traines d'eboulis et de materiel dieluvio-eluvial traverse tres faihlem.ent par des eaux (ce qui est valable pour les h)'lcb:ioxydes de fer ega:lement). En s'infiltroot dans la masse des marteriaux andesirt:iques (fortement acides), les eaux 'ont aocentue l'agres:ivHe daiJJ.S le processus de dissol1ution, pa1r l'aoaroissementide l'aoidite, amplifiee en meme temps par !'existence de nombreux mrare cages ( tollil'lbieres de haute altitude) et lacs de staRnation des aux (par CitC'a, le b8ssin Puturosul ; aux oources de ''et de Tomn81tC'll1ui Lopata, Poi ana Bouanilor, etc.) due au re!lief 'plan.' La 1 citt'IOU1ation 'des eaux a suivi: la pente Reomonphologique et ceilll strudburale (des coulees de laves). en se dkigeant de lJa li,g!Ile de crete, de maniere divengente, vers les geomonpholoRiQues moins ilru)lines, tandS'> qu'aux ou la declivite est presque nulle (dans les espaces relati vem.erit se sont formes des marecages, des secteurs de Sltagnation"' des eaiix et des blocages du materiel entraine sur 1a pente so us forme de depots deluv::o-eluviaux et merne eluviaux. Soul> ignons que le phenomene karstique de la partie SE du Ciilimari (les pLateaux erosivo--structuTaiUX Vo.ievodeaSta et :..:...__ gref:fe sur des andesites pyroxeniques et tout partioulierement sur des d:p6ts deluvi'O-eluviaux et pyroclasrt-iques -a par.couru une evo'Lution towt a fait speciale, mise en evidence par deux traits distincts : -'-.Aiu dessous du rui-veau des sommets, ou la pente est aocentuee, le processus de dissolution-alteration s'exerce plutot en areal oonfornnemoot a l.a decli-vite, Renerant des do1ines ail[oll/Rees et -lOII'Squ'e1les so"nrt alignees dans le sens d'8ooulement concenrtre des

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. ,} LE VOLCANO-KARST 61 precipitations atmoopheriques l'aocolement des dolines (uval:as) dans lesquel.J.es a lieu la canalisation des eaux d'eooulement temporaife et la trensformatiQn : ces traces en des vallons et des r-udiments v..arlilees, cara(:terises paT' l'c:tlternation des plus vastes aux dolines) des p!)cl;ions plus etroires (les espaces separant les doljnes). A une faihle prof.ond..eur se maiiltie.rut un drainage qui entraine les soluti;ons riches en !-soui.re vers les plerimetres a de,$"e .aocentue de planite. Par eridi'IOits; on arrive a une convergence de l'eooulement, qui di-ni:ge les solutions vers c:Les c(lnaux verticaux (fissures et diaclases . ... I elargies par erosionareolaire-lessivage et dissolution tour.billlonnaire). Les concentrations de reduites quantitativement et disseminees sur un large espace, constituent toutefois un gisement d'imtPOrtance seco.rudaire. -La zone la plus etendue (glacis) situee au sud, en continuation de ced.le decrite anterieurement, est caracterisee PCllr le fait que les denivell:ations et l'horizontali.te accusee du relief ont favorise la stagnation des eaux, leur infiltrati'On sur la vel'lt:icaie consecutivement, l'entrainement du soufre en solution. La densite des dolines est considerable et leurs diametres appreciables (notamment dans Poiana Lopata, un polje parseme de dolj.nes)'. Une partie de ces dolines se sont tran.Sfurmees en cuve.Ues lacustres, marecages ou points de sources (bassinnets d'alimentation), qui ont une contribution pa.rticuliere a l'intensifioatron de la circulation sur la vertkale des solutions sulfureuses. Les cavites creees sous l'emplaoement des dolines determinent le tassement et la suffosion de leUtr fond, tout particulieremenrt dans le oas des dep6ts epais deluvioel!uvio-proluv.1aux, accelerant des dolines. Dans de telles circonstan:ces le depot du soufre revet la forme de concentrations lenticulaires (depots secondaires de soufre par les eaux froides, a l'encontre du soufre primai!re hydrothermal, ou meme du soufre primaire en certains en.droits). Dans la partie et meridionale de La region comprise entre la va:llee Nego:..ll et la valee PurcelJu:J. se delimite une zone a aspect d'aire depressionnaire interne {un polje) vers laquelle ISe sont dirigees lcs solutions su'lfureuses de la zone marginale, notamment dans les bassin'> superieurs des rivieres Puturo&u, Stegii, Purcelu et le secteur du en aval de la confi:uence avec la riviere Puturosu. Les analyses chimiques des eaux du bassin superieur du Puturosu (denomination assez significative : la traduction en de ce nom etant ,le puant") confinment !'existence d'un important pour.centage de soufre, dont la presence se ressent d'ailleurs tant dans le ;gout de l'eau, que dans l'atmos'!Yhere libre. Il resulte done qu'a l'hem-e a lieu une circulation active des solutions sulfureuses a la surface, et particulierement en profondeur. Le .lever geologique sur terrain (le Plateau Illl?oara) du relief petrographique et structural a une echelle extremement analytique (115000) nous a permis d'aboutir a la que, dans des nombreux secteurs du Caliman, le modelage du relief s'est deroule de maniere differenciee sur la rodhe andesitique au jour, par comparaison aux situations dans lesquelles l'epaisse couverture deluvio-eluviale (un ,;glacis accumulatif" de haute altitude) fossilise la roche basale. Cette condition es-t intervenue en une certaine mesme aussi dans le processus de dep6t du soufre

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. 62 T. NAUM 4 ' . I '."\..J" Fig. '1 ---' Le massif du Caliman esquisse geomorphn de type, apigenetique (e,pigenese stratovo.lc.a nique) due a la superposition initiale : de la couverture d'agglomerats' sur 'les andesitespyr-oxooiques superie.ms . Le specifique du processus de

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5 LE VOLCANO-KARST 63 .modelage aotuel du ,relief nous a pennis d'ideo.tifier quelques. traits cal'1acter.istiques qui sont en correlation avec d'ra'lllt:res aspects de La problematique .. des concentrations de soufre ; les differenciations dans la manifestation -des processus geomorphologiques actuels. sont evidentes dans les d e val)ees de -la region et 'les interfluves qui ies separent. A l'et:a,pe actuelle on l)n prooessl,ls intense et presque general d'entra.inemeint du soufre en solutions, consecutiv.ement au regime abondant de .. precipitations atmos.pheriques specifique au Massif Caliman (1400-1600 .mm annuellement)1 qui determine une erosion areolaire massive a 'la surface, .un ruissellement abondant sur les versants, une hydrodynamique intense dans le cadre des vallees, ainsi qu'une forte circulation volcano-hydrokarstique. La dynamique des eaux dans la masse des andesites et des depots de pente est facilitee et canalisee 'par !'existence des cavites interie.uo:es 'et des flissuo:es accentuees par les prq<:essus cryogenes, stimules par les temperatures basses propres au Massif .Caliman, ainsi que par le faux clivage des plaques d'andesites, correspondant aux coulees de laves. Les analyses chimiques des eaux OOhelonnees SlUr l a:liv;tnement : l'ensellement entre CiHiman I.zvor -Ciilimanul Cer.bului -Dealul Rotund -:-:-Seculy.i .-Poiana :Coada Vacii -la. source. de .la chaussee Secului, confirment !',existence des traces de sulfates, bien qu'il s'agisse de sources relart;ivement a la sunface, aux eaux d]carbonatees sodiques a concentration tres fai ble. Edifiants p,ou:r le drainage .. sont les trois .preleves au?' ouv:ertures si.tuees sur la rive gauche de la riviere (Plateau au dessous de Dealul Robund. Les analyses revelent que la roche est pri,nchpatlement oon.stifuee de carbonate (calcite), : cruquel s'aj()'ll!tent de. rna.ruere subordonee des quantites roouites des hydroxydes de fer et de si:lice Des croutes de coule.ur ,indiquent la presence du soufTe. EHes sont reparties de maniere non uniforme sur h surface des roches. Les diaclases sont remplies de oaLcedoine, calJcites, hydroxydes de fer, soufre, etc. Dans le bassin du (le Piemont. Sarului constitue de depots volcano-sedimentaires) apparadssent des crolltes d'hy'droxydes de fer, a circuLation assez intense a l'heure actuelle ;sources ferrugineuses intensement colorees). du, squfr.e, signalee par des, nombreux echantillons 1 constitue le result;it .de son depot sous formf de pel)icules a! la surface des calcaires (soubassement de. l'er.uptif),. qui ont eu le role d 'un ecran, impermeable pour la c;ir!f.ulation volcanG>-P.yd,rokarstique dans .les couvertuv,es .I,.es fissures et les diaclases de .la masse des calcristal.lin s SOO;toremplies de del:uviaux conte1,1ant des minces pellkules de soutre. Les ]eodoru, (1966) precisent qu'on peut separer deux phases prln.qpaJes. des processus hydrot'APermaux 1 Contrats nos 246/1977 .et 89/1978 concernant !'existence du soufre natif dans les perimetres situes a l'est du' Negoiul Unguresc, conclus avec I,G.P.S.M.S : -Bucarest.

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64 T. NAUM 6 1. La premiere: hydrdthermales Jfl. elevee .. ;, vokano-hydrother.males kar&tiques les formations plus anciennes : andesites a ert J)Yra,reille a ceUe de'Baia Mare. 2. La S'econde phase d'hydrothermalisme commence,. a pres la fih extrusive. Elle est'l:nis e en -vi
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7 LE VOLCANO-KARST 65 La formation de Paragonite qui ta.pisse les parois des grottes Luanei (soc uri food rouge limonitique au noir goetitique), oorrespondarut aux: dernier d'activtte des solutions, demontre la long.ue existenJCe de la circulation des solutions a concentration erevee en ions de sulfates. Il resulte done que oes solutions, qui s'enrichissaieri.t contiiliUeNement en divers elements, ont pu 'mener tant a la formation des opalites, de !'alunite, des su1fures de fer ,qu'a 'Celle du soufre. Sur le compte du fer, un element chimique frequemment rencontre. dans ies 1 quartzites secon daires, se sont formees des sulfures (!Pyrite et melnicovite), et en milieu oxydant de la limonite, de !'hematite et de 1a ROe1li.te (situee a quelques metres au dessus du premier niveau de melnicovite). La ;perme.abilite acoentuee des tufs et des agglomerats (le plus intensement affectes par les solutions postvolcaniques, leur composition et leur structure initiales ne pouvant meme plus etre reconnues dans certla!ims oas ; les laves, par oontre, n'ont ete que chlorH:isees et impregnees de pyrite) a permis une faihle 'Circulation des solutions postvolcaniques. L'existence des fractures et des zones de formation de breohes tectoniques (tant a. la surface qu'au souterrain, dans le cas des grottes, par exemptle) a foumi voies d'acces atix solutions I'liches en fer, tan dis que les soluti0111s vadeuses, qui ant agi de maniere descendante, ont conduit a la migration laterale des oxydes et des hydroxydes de fer dans les roches permeables, concretisee par la formation de qu3.tre niveaJUX limorutiques ('le contenu en fer est plus eleve lorsque la limonlite s'est cteposee dans des cavites formes corroretionnaii-es, stalaJCtitiques et stalagmitiques, dans la grotte le Palais de Chooolat). Les roches volcaniq:ues qui constituent le Negoiul Romanesc, aussi bien que celi.es de la zone renfermee entre oomment et Retitil? (la partie sud de la su:rtface sur laquelle apparaissent des quartzites secondaires), sont intensement fissurees, ce qui a facilite la circulation des solutions solfataires, mains riches en fer, mais fortement sulfureuses, caractere qui leur a rpermis de deposer du soufre. Le fait que la parasite des laves intenoalees a ete aocentuee par la cioculation des solutions precedentes a fovarablernent iilfluence les depots de soufre. L'accumuJ..ation des roches qui ant favorise !'apparition des grottes s'est produite sur la surlace d'un relief conditionnant la cireulation des solutions; c'est ainsi que vers les z.ones depressionnaires se sont canalisees des solutions plus nombreuses, qui ciroul!lienlt a 1a surface et deposaient la silice et 1a limonite. ,l.Ja pu:trefaction" (kaolinisation, sili cification, etc.) 'si accentuee des fbrmations de la .caldeira du Caliman nous f1ait admettre l'existooce d'un lac cantonne dans le cratere, ulteri:eurement &aline au Quaternaire, coriseoutivement a !'erosion regressive exerc(e par la riviere Neagra. L'aragonite (anhydrite?) qui alot l'activd.te hydrothenmale separe deux etapes differentes au point de vue de la temperature des solutions: 1. l'eta:pe des prooessus volcano-hydrokarstiques thermaux" de longue duree, aux temperatures variant entre des larges limites, concretisee, par la furnna.ti.on des grottes ''et des formes stalaotitiq.ues et stalagmitiques, du karst de surfa'oe, 1a 'presence des concentrations de 5 -Theoretical and Appleid Karstology 1983

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66 T. NAUM 8 Hm{)nite, et ges d_epots ; 2 . t des lPro, f:o_ Ids:', 41-lfS.,_f!.:;\1 :a111S1 .qu;_a! Et'il)l?f. tourb1eres, -:-::-. .la V,t actuelle _egalement) .. processus p,e formation sta]&:,dtji.tes et des stalagmites (grotte Palais de Chocolat -;-: secteur rries depot ,'d.eis.-concentrations dielimonite, hematite, goetite et du. soufre -Dans le -de la cal:deira, le phenomene .. est represent par des gr6ttes a cbncenrtiati-ons d'hydroxydes de fer; lat1ci'is que le soufre est d is s e mfne dkn s1la ou sous forme ha-ti-t'e' . I 1 1 1 j l ' eavd.tes, revetant de wti ts avens, 'du aiU que lla ... 1ation des pydroxydes de fer-des solut i ons sulfureuses avaiJt UI\ sens tant Jles cendant, qu'en areal, a cause de La migration 1ater.ale favorisee par lir r presence des roches permeables (tufs, agglomerats). Sur le fl:anc sud et est de' 1a caldedra, le soufre apparait dans lE! cadre des formes exo-voLcano-zkarstiques. J)aos des ment et de suffosion,de faible eff.ondrement des pyroclastites, ainsi que ' ' de disso1ution) situees sur les plus hauts, les eaux ont une circu1ation souterraine, transpontant Les solutions sul:fureuses vers les .dolines empl&:ees SU[' les etages inferieurs plus plans, OU ce processus acquiert un sens vertical. Ainsi peurt-on admettr.e, !'existence d'un soufre primaire -i.ro l' -,. ( ' , : , I) I cano-hydrokarstique thermal", ainsi 'que oelle de concentrations de limo -n:i.te, hematite et goeti-te du meme genre, disposees enst!1lcano-hyctrqkarstique ffoid 1 1 a aspect lenticuLaire (pareil a la bauxite des Monts A:puseni), sur le fond deS dollnes,_ des uvalas, etc. dans le cacke des etages plJUs p!.oos de La pall'tie sud-es-t de La oaldeilra. Dans oe. sens parait pla:irler arussi le fuirt qu'on t:rcmve dans la galerie 21, outre le sou!Jre vitreux hydrothermal de f ia s'econde phaSe (soufre primaire), uh soufre natif moins cristal1ise (friable). de' jaune pale, qui parait iri 'dl.quer un, redepot seiC'Oirldaire, (sowfire seoonrlad.re) d''lUle cicrulation .,vol cano-hydrokarstique froide". BIBLIOGRAPHIE I.,_ TEODORU CAMEL'IA (1966) -Faciesuri de metamorjism hidroi n caldera Ciilimani -DAri de seamil. ale !iedintelor, Com. geol. geol. !il Inst. geol. 52, Bucure!iti, p. 165-179.

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9 LE VOLCANO-KARST VULCANO-KARSTUL !;il MlNERALIZA'fiiLE DEFIER !;il SULF DIN MUN'f.II CALIMAN Rezumat 67 Aragonitul, care incheie activ!,tatea hidrotermala, separa doua etape diferite prin temperatura solutiilor : 1. etapa proceselor ,vulcano-hidrocarstice termale .. de lunga duratii, a caror temperatura a variat in limite largi, concretizata prin prezenta concentratiilor de limonilt hematit, goetit mare de fier atuncl cind limonitul se depune in goluri adopta forme stalactitice stalagmitice -grota Palatul de Ciocolata) a depunerilor de sulf ; 2. etapa proceselor ,vulcano-hidrocarstice reci", cu solutii agresive, datorita faptului ca strabat roci acide la care se adaugii apor.tul de ape provenite din turbarii, evidenliatii prin continuarea in prezent) procesului de formare a stalactitelor stalagmirtelor (Palatul de Ciocolata), cit prin depunerea concentrapilor de limonit l?i a sulfului. Address of the author: Prof. dr. Traian NAUM -Universitatea BucuFacultatea de Geologie Geografie. B-dul N. Biilcescu 1. Bucurewti, Romania.

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Theoretical and Applied Kaf'sta'lbgy, 1 (1984), pp. 69-76 VERTICAL GAVITIES IN SOUTH-EASTERN VILCAN MOUNTAINS (GORJ DISTRict) BY H. MITBOFAN, V. LASCU, I. :UOLOVESCHI, C. BOMAN: S. ANDBEESCU Main cavi-ties in South-Eastern Vilcan mountains are primarily of verti,cal development. Potholes.distriputipn related to old, erosion levels. was examiped and the of the shafts were considered as a function of the liurface dralnage network frequency. HISTORICAL SETTING Though detailed along Ver4e, Seacii. and Sohodol Vlailieys were carried out (Vintilescu et. al.; 1970, Sencu, 1972, Constantinescu, 1975), the karst of South-Eastern ,Vilcan summits was in 1976 virtually unknown. Starting from that summer on, an increasing exploration activilty was carried out by the Caving Club "Emil Racovita"' from Bucharest (Mitrofan, 1979, 1980, Silvli.$anu, 1981, Andreescu, 1982, Giurgiu, Mitrofan, 1982). In 1982 six potholes Of rpore than 60 m depth were discovered in the area, one of which the greatest sinail,e pit of Romania (121m). KARST D[STRIBUfl'ION The correlations established between pits -vertical _amplitude and epigean drainage network frequency f
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70 .H Ml'l'ROF:AN 2 V. Seadi 35 m, Chei:l. Ciulavilor 35 m) Fig. 1, on the border of the Northern area proves that its c1rainage was distributed to sev.eral cells wd.th similar flood pulses transfer oapabhlity. On the other hand, the Southern palaeo-discharge area seems to have displayed an outstanding oapabi:li;Ian "!-1 1 r- >vher( s : 4hlaimlltes r,ea.ch ,10,,Il1 m. he,.:gJJJ:(per:haps the In .of the frve para.llel shafts-oocur; P23; Pll, Pl2, Jeadipg to, fqur It seems that. these lprtcf.lt!s. were fo1:med :in. a period f sub;-

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+ + + + . ...... -.... --+ + + +-+ ..J :" ......... + !) ....... + . + v .. 345 / .. . / + + \)/_ -+ '\ ............. ptl ocotic i + ') ,.., '1. /.... + _} ...... .--;:' + + + -+ + + + + + + .... + 0 .] I + + + + -t + t + + + + + + + + + +-+ + + + ' \ I ' ', ' \ ... + + ; B itt a + + + "' + -t ... 1\ 't + +-+ +. .., + i" + :.j: i,+ + + -t ..; + + + + + + + + + + + + + + + + + +-. t + + NALARI + 2 + + + EXPLANATION 10 2 0 5 0 6 7 8 0 9 oo 10 + + + -. + Fig. 1 -Karst map of South-Eastern Vilcan mountains (geology after POP, 1973, simplified). 1 -granites and metamorphic shists ; 2 -jurassic limestones ; 3 -samtatian deposits ; 4 -tortonian deposits ; 5 -spring ; 6 -swallet ; 7 -pothole more than 30 m deep ; 8 7. cave more than 200 m long ; 9 -sinkhole ; 10 -karstic lake.

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72 H. MITROFAN ET AL. 4 area, in Co.rne.tul Babelor, the potholes Sub Cremene (-11 m) and Dosul Lacului (-14 m), in Dealul Magurii, Pe!?tera cu Co!i'uri (-12 m) and in DeaJul the pothole of Di'lma Fintinii; (-16 m) are known. It is a remarkable coincidence between the elevation corresponding to this strong underground dispersion and the elevation from Om 50 P93 100 Sur.veyed by H.Mitrofan, O.Nanu. N.stoica, V S troe, M.MiiE>a Fig. 4 -CTacul Scurt pothole. Fig. 5 -Circa Pereteilor pdthole. Su-veyod bj V. Loscu, L.B&zman which downwards the drainage network frequency increased, mainly by the deep Gropu cu Apa canyon incision. During the subsequerut morphological evorution a new ul1lde<:rg:round drainages concentrntdon .period ooourred, art; the ero!rion leveO. of 700-720 m elevation. The new centers towaro whicll the clisch&-Re 1 was di're!Oted were Gropu cu Apa river {Urloi pothole-62 m) and Verde river cu C iur 80 m). Urloi pothole (Fdg. 6), belonging to mount Plescioara discharge area, inaludes a 59 m pit, of 55 X 55 m maximum arosssectiOill with a second opening near its bottom. As for Oirur, its Renesis iniltiat e d in a poorl.y concentrated underground drninage period, witnessed by the first 13 m and 12 m pitches. They join a complete vertical structure, extend:ng beneath their bottoms and includinR a 43 m shaft with an

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5 VERTICAL IN VILCAN MOUNTAINS 73 upper 10 m sectl:.On, narrow( and vadose traces only and a lower one, wide and displaying phreatic tra:ces, as well as a passage sta1ting at the bottom, w:ith a vertioal. extent equal txl that of the 'IJ41I)er section of P 43 (Fig. 7). The enrl of this passage perforates the wall of the shaft of a analogous complete vertical structure, 10 m above Surv"y"d by H Mitro! an, G. Dr ngomir, Georg., In v.,rd' Fig. 6 -Urloi pothole. P59 ? ., 62 I Fig. 7 Pe!1tera cu Ciur pothole. om so' 80 I Survyed by I Botoveschi, Adriana Nitii. V Lasw. L B"zman its bottom. This shaft is more than 30 m deep (including the climb above the entrance hole) and it is followed by a sloping passage, whose bottom reaches the maximum depth, 80 m. Thus this is a pothole resulrted from the C'Onnection of 4 vertical structures, subsequent to each other, whichfrom the two last ones reflect drainage concentration from mount Beneath 'the 700 m level several potholes are known, clf..splaying uniform distrLbution, close correlation to erosion le.vels, but poor vertical amplitudes (up to 30 m). Din Cleant pothole, whose vertical structure amplitude reacheS 42 m, :s the only exception in the recent morphogeneticail. periods, of medium Sltll"!fa:ce network frequency. CONCLUSIONS As potholes : at compar-able elevations dis,.play similar mOI1)hometry, a correlation was attempted between the surface drainage network trequency evolution and .the depths of the pitches from South-Ea::5tern

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VERTICAL CAVITIES 'IN VILCAN MOUNTAINS 71 seqqJnfi!fu : thatl 'the e!itta.IJ-Ce 1itf).Qout&n;:tharriJJer The_ are due to 'a''lbw dip' ldrammg f-racture, prevenhhg further l erosion\ The : pothole o( Scoaba; Bar&itutH "Upglope"; Fr.!( 3, s'ituated 30 m higher than the previous one, 1s to some point -identical to Om Fig. 3 -r Scooba Saraturii ,upslope" pothole. 0 Surveyed by C.Roman. V. La5cu, L Bezmon -;it: .a 58 pit leaqs to a sloping JbotJtom of:l'o/-_b.jelr'reaches '-72 m. Tn 1:Ju\rn, tqe, second row of pitches ='that witnessed the erosion io' aatiye in a seconrl morphogenetic .Pe-riod -i!'l missing. 0n t!le o e.r hand in the walls of the channber lsome complete vertical sirtrojures .(aven + the _at .its .. bOttom) -oooY.r i UlP to 20 m; witnessing a previous (probably antetorton-ia.n) lmo!'IPhORenetic period . eomp,aring the morphology of :the two great neighbouring cavities sugges'tion is given of a drlift of the speleog'enetic mechanisms from the "upslope" to th. e "dbwnslope" pothole. .... For-the next..-moopho,genetilc p'eriod, related to the erosion level situated .at the 910 m elevation, integration of new surfaces in the draina.ge cell discharging through-must be admitted. as the ampli:... tudes of the verticalstructures reaoch or even exceed 100 m (Cracul Seurt m, Circa Pereteilor -149 m). The first one includes the' most beautiful shaft of the Area, a 93.m drop, with a maximum 25X5 m cross sootion (fig .. 4) The second indl.rudes a f.kst 121 m drop, w1th a maximum 12X1.JP: cross secti-on (fig; 5). ;Different from the potholes from Scoaba Saraturii they are incomplete vertical structures, as the, sloping pass?ges trom the bottom are -. In the pothole of Circa Pereteilor ,a secoi11d. 24 m pit is-:initiated at the bottom of the 121m shaft; wrtnesS.inR a severe reduction of the sUII'iaiCe of .the drainage cell discharging th:tough At comparable elevations (850 m) -in Ple!ja1 the : potholes of Tirla Vacii (-12: m); Piatra Stupului (-14 m), and SubPere1;e-i' (.i.....:..15 m) and' sti1l' in the sourthern dischal'.ge

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74 6 Vilcan mountains. Thrus two pe'rioosl wetie Hiet1t!fied, major sha:flts ooc.Ull'!E!Q. the firnt starunR in tortbh:m, inc1Udes. the 'erosilon revels between !!11 20 anJd ,910 m elev:a:t:on,' ooe .of wl:i1ch might par&J.e.l Riu '$es : the second oM, whoSe age iS1 ffJ.cert, in:ClUrles .. tJ\.e ez:Ositln level of 700 m. The redooed occurrence of the great potholes at this eleva:tton suggests that there expLo.ration is sti.Ll to be completed. BIB L I 0 G RAP H.Y_ ANDREESCU ST. (1982) -Noi exploriiri pe) valea.!Sohodolulu( (Vilcan) -Carst, Anuarul C.S. CERPROMIN 2 CONSTANTINESCU l T. (1975) -Considerdtfuns sur les grates situees ,entre les ; M Su*ita Verde et Sohodol (mdnts Vilcan .....:.. Carpates Mthidionales). Inst.Speoi:-,E. Racovitza", XIV, 169___.:188. GIURGHJ1y,., MITROFAN H. (1982) -din'rvruntele Piva (Vilcani-Carst, An.liarUl C.S. CE!?ROMIN Cluj-Napoca, 2, p. 44::;:_.53. HUICA I/:-d977) -geologic al depozitelor ... miocene *i pliocene dintre v Soho(lo l v BlP,hnita, jud. Gorj (Depr'esiunea Geticii) -Anuarul IGG, Ll, HUICA 1.{ /TURC U LET L. (1962) -Cercetiifi geologice in cuprinsa intre v *i v. Motrului (nord-vestul bepresiunii -DDS Inst. Geol. MI-TRQFAN H. (1979) _.:. Clocoticiul dtn Cracii.z Scurt (M-tii Vilcan) -Buletin in-iormativ p. 50-57. MITROli'AN :a. ( 1 980) 'r-Rezultate prelimita,re ale exploriirilor hi.treprirtse in sudestuf Tn:u_ nfilP;r Buletin informativ OCSS, 4; p. 96-111. MITROFA::N' H. Note concernant indices-rh.or,phologiques de la gene-s_/ \ des cavits verticales des zones de ;Roumanie Trav. "' 1 I Inst. speol. ,E. Racovitii", XXI, p. 77-86. POP GR.. (1973) -Depozitele mezozoice din muntii Ed .. ACad. R.S.R., pp. : SILVA:S"ANU -c:-(i9ill)" -din valea Gropu (M-tii Vilcan) -Buletin informativ cess, 5, p. 14-24. VINTILESCU :I.', CONSTANTINESCU' T, G. '<1970) .:_ Grottes, phe1i'o-. . _. , , ;,.,I 1 f menes 'karstiques et situatioil hydrologique Aans vazee de Ver,de 0 -' ll ) 0 ' I j ' (monts du 'VW:an) :-_Trav. Inst. Speol. ,.E. Racoyitza",, .p, Q...,..,.34: VERTICALE IN VILCANUL-DE SUD-EST (Jup. GORJ) R e zumq., t In bordura 1 nordicii a lll.asivului Vilcan au fost identificate. doar c puturi cu denvieia,ri de. 30-49 m, 9-istribuite uniform ,pe o E-W, : :etajate pe nivelele. de 1l20 m, 1070 m: 820 m. 0 fosta cumpiinii de ape subterane, marcata de aflorarea granLtelor a rocilor din., viiile Gropul, Sohodol Bulbucul separa aceastii zona nordica de una sudicii unde apar concentrate in muntele 'eel 3 de 'ti>uturi': l:l .20 m, 1010 m (Scoaba sliraturu), 910 m (Cracul Scur:t Circa Pere,eilor).-Dimensi'Unile puturllor (58-121 tn )' o pUprafatii :de alimentare crescurtll, . pentru Sistemul de. drenaj subteran cor.espun-

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7 VERTICAL CAVITIES IN vn.cAN MOUNTAINS 75 zator fiecaruia, deci o densitate redusa a drenajulul superficial. favorabile in acest sens a furnizat transgresiunea tortoniana, marcata de depozirtele izolate ale paleog<>lfului din Ple!1ei !1i de platforma Riu Ses, careia i se racordeaza in zona nivelttl 1120 m. Incepind cu nivelul de 850 m avenele nu mai apar dispuse doar pe bordura ci !1i in interiorul masivului, numarul lor cre!1te considerabil, iar denivelarile se reduc. sever (sub 15 m). Aceste fenomene se coreleaza cu indesirea de drenaj epigeu, marcata de primele nivele de umeri de vale ai Gropului cu Apii !1i ai Su!iiiei Seci. de drenaj subteran mici specifice fiecarui sistem carstic s-au perpetuat in etapele urmatoare, pina in actual, cu exceptia nivelelor de 700-720 m, unde au fost identificate structuri verticale intre 50 !1i 60 m denivelare {Pe!1tera cu Ciur !1i Urloiul). Addresses of the authors: Horia MITROFAN -Intreprinderea de Prospectiuni Geologice $i Geojizice, Str. Caransebe!? 1, Bucure!?ti. Viorel LASCU, !lie BOLOVESCHI, Costache ROMAN, ANDREESCU -Clubul de Speologie ,.Emil Racovitii", Galea Plevnei 61, Bucure!?ti, Romania.

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___ 22 24 l 27 .... 30 --550 -500 450 400 350 L 29 ...... -'-' ' : 19 -, 6 : _:._ ----____ .,_ _,_ _____ -----------3 .. L ; ,. 4'lo.l .... 1 _-1 ---. 46:0' I. ---=.-116 --------. I ----123 :-. ... ;-::!; --__,:5;-___ __,..._.:;:;..:: _ ._,_ ------"-'4---=<-<=---_ I __ _. ___ ..,._ J::..:-7 _ 6 --_j -. -=--... -... j_ Fig. a -S cu ; CJpp_o\ei pothole ; 15. De la Can era f:'ender pothole ; 16. Din '130 pothole ;-:11. pqthole;-; 18 Boului: ;;;J 9 Sohodol 20. Ghigi de Oaie pothole; 21. :Vacii din Cheile :cutil6_t; 2lf. stah-upothole; _!:to!jic din Valea Lazuri ; 24. Cioroaie pothole; 25. Toaderea Fanului pothole .{4. Ministerul?Ji pothole pothole pothole; 29. Din Gruiu Meghii pothole; 30. Fanea --' Babii pothole.

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.:; 0 "5 :; :; :; i 1.1 t ... .:; I! VI c .ctl :; .D ::1 [" c !,! 'g r ,.._ -;n. 2 -;:I -s-w E N :; !! Cl> :::; "' "0 .s::; .g :I: g 0.. . <(' V), Q. c 01 ..: .... > > u ...., > > > -ci.. :> ;;; :> :> ;; I 1 I ., 1' 1 I I I 1 I I J ,. I ( :; I r 1 1 + I I I :; 1 I I I 620 e 7 0 q 600: s e n --__ J!..O ___ t,rxr-00 Fig. 2 -Topographic profile across main drainage basiQS from South W _estern -mountains;

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ON KARSTIC CAVITIES VERTICAL DISTRIBUTION REGULARITIES IN SOUTHERN AND SOUTH -WESTERN PADUREA CRAIULUI MOUNTAINS BY A. IURKIEWICZ': H; MITROFAN In' most cases caves developments and potholes vertical exten.ts are controlled by local base level. Taking into accoum some 50 major caves and potholes from Southern and South -Western Padurea Cr.aiului mountains, a correLation iS proposed between pits bottoms and caves floors elevations on the one hand and erosional levels derived from surface network evolution on the other hand. -Several alllthors' invest:gatit:hol? the lower elevation of each complebe.,ygrtical strucllure (shaft or averi together wi,th the d:p!Ping passage at its bottom) and for the caves the eJ.evaiti.on range they are included in were taken into account. Of the' VlerlLool under study (Fi:,g. 1) some are
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80 A. JURKIEWICZ, H. MITROFAN 4 are multistage, including a af conirected vert:cal structures, either complete or incomplete (bottom passag-e lacking) ss for instance StarlUl Foncii, Cioroaie, Sohodol, Fanea Balbii:, On.lor, Ne1u Fetila, Dutu Chloreanru potholes etc. Of the 4 7 vertiool structures 2-6 samples were relarted to each -erosion leveL As for horizontal cavities, table 1 shows the cumUJlative 1-enghts of the, pa:ssa.ges developed at certa:n favorable elevations. Paleoerosion levels, though they had noit been subjected to detailed investigations, were recognized as _perched vaUeys, horizontal ridges, plateaus or in a;. few oases as va!liley shoulders (FiJ.g. 2). Vallleys lackinR shoulders indicate that, as alreaidy : mentioned, for each period surfaJCe dr&nage network was aot1vated on dif.fere!llt routes, while previously darting v alleys were The only exception iB Vida Valley, displaying adjOiining plateaus at 4 80, 460,' 4()() ; 380, 320 m elevations. Vertical cavities elevation distri:but\on analysis with reff.erence to paleolevels that the latrut r egularHY' oceurred at 680, 575, 525 and 500 m elevationS. Starting from tpe next erosion level (480 m elevation) down to the 410 m lev.el a poorer correlation between Table 1 Altimetric ilistribution bf the cumulative length of the horizontal passages in the main caves of South -Western Plidurea Cl'aiului Elevation Cave ' 540 A venuJ. S"ohodol 530 Ciur-Izbu. c 485 din Urzicl 480 Avenul,de .la Stanu Foncii 475 Pe!?tera cu apa din valea Letii 470 cu1apa din valea Videi 470 Pe!?tera Aurica 460-470 dinUrzici 467-442 Pe$tera lui Dobo$ 44<>-450 Pertera Hirtopul Bonchii 445 Pe!?tera la)zvorul Gabor 430 Pe$tera cu 430 Pe!?tera Cuble 420 Pe!?tera averi. din piziul Caprei I ,, 400-410 Osoi 405 Pe$tera Haiidrii 380 din valea Cadului 375 Pe$tera Ticlului 380 Pe$tera Jiloasa 370 Vacii din Cheile Cutilor 350 care.cinta 350 Pe$tera V acii din Chelle Cutilor 340 P$tera Vacii din Cheile Albioarei Length (m) 45 700 100 70 235 91 2700 150 300 2100 2707 200 350 170 3000 200 245 200 600 80 167 100 159 Cumulative Length (m) 745 3476. 4807 720 3200 1125 436

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5 VERTICAL CAVIES DISTRWUTION IN PADUREA CRAIULUI MOUNTAINS 81 Table 2 Main karstic springs in South-Western Plidurea Craiului altimetric distribution Izvoaa-ele din valea Letii Izbucul Izvorul Tambii Cioroaiele Tircului Izvorui Vichii Izvorul Gabor Izvorul Albastru Izbucul Toplicioarei Izvorul Izvorul de la cantonul Vida lzbucul Toplitei de Vida Izvoarele din Cheile Videi Izvorul Tarina Izbucul RO!?iei Izvorul Toplicioarei (de Vida) Izbuoul Toplitei de Izvoarele din valea Riului .I Elevation (m) 495 480 465 450 445 440 440 430 372 325 305 300 300 290 280 275 265 the considerevd morphological features is noticeable. Uncertain (hesi.tati'11g) levels may be recognized at 47-480, 460, 440 and 425 m elevations. For the menJtioned eleva:t:on range, a few clistirr1dion:s can be made: a) an abUil1dance of Rreat horizontal cavities occur at these elevations (Bonchti, Sohociol, Urzici), several of whiiah display reduced passage cross-sections (Aurdba, Izvorul Gabor), wh'iJ.e in Cim Ponor cave passages running at dJ:tffeoont levels are confined to this interval. b) muLtistage potholes only exceptionally succeed to continue beneath this elev.artion range (StanUJl FonoiJ. and Ne1u FetHa). Short (10-20 m) are usually met at the oorrespond:.ng depth, dt:>playin.g an eXJCeSSive abundance i'l1. the whole area under study as well. The above mentioned features seem to indicate the existence olf a period when topogralphic slope underwent a slow but steady increment, caused by a N-S d:i.reoted tiJ.ting of the mountains rang.e (the northern Repede bassin elevation is some 100 m h:gher thoo the conesponding Southern Neg.I1U basin elev.artJ..on). Conclitiorus were thus favorable to valleys frequency and entrenchment 1ncreasing leading to hyd:rootatiic lev:el being intersected and thus modifying the uru:le
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82 A JURKIEWICZ, J;l MITROF AN 6 The passages in Ciur Ponor, downstream the I-st tributary and art the bottom of ,Foncii,_ bectwr,en_.: . m and 370-340 m elevatrons rec;peot;'!y.ely, the mam features wh1eh could not be accurately related to leveUs, because ()f the!ir oonti.ll"LuousJy slOiping character. The 340 m elevation level at most, which marks pi.ts dimensions reduot:O!Il too, i.Js suoceptible to have controlled erosion during a new. valleys entrenchment and frequency increasing period. Tectonism and erosion& dissection were thus provetd to be re:fll.eiC'ted in kaJrsbic ca.viti anrl :springs distribution. Re. g.ular uplifts leald to succesive rows o[ pitches with strictly aligned bottoms whiJe tilting and surface dr>ai.na:ge frequency increasing is e:ll..tJres:sled as: small pttches, not so strictJy correlated, long hori:ro.ntai passages ahd Lines of petthed ".:>rtrong springs. BIBLIOGRAPHY POSEA AURORA (1969) -Terasele Repede, Lucrari Oradea, seria A. POSEA G., POPESCU N. IELENICZ M (1974) -Reliejul Romaniei,1 E .Q.. fka, Bucuref?ti, 484 pp. RUSU T. (1973) -La genese et I' evolution du resea-u des Monts Piidurea Craiului, Livre du Cinquantenaire de l'.Inshtut de ,Emile Racovitza", Ed. Academiei R.S.R. Bucuref?ti, p. 575-589. ASUPRA ETAJARII ENDOCARsTULUI iDJlN PtARTEA DE SuD VEST' A MUN'fl'LOR PADUREA CR.AIULUI Rezumat Evolutia iii timp a proceselor de eroziune .fluviala in eadrul: unui masiv pune in evidenta un'or nivela re. In cazul muntilor Padurea Craiului, masiv predominant calcaros, de. a suferlt insa modifidiri lmportante, fiind limitata in favoarea celei subterane. Pentru a urmari corelaril altimetrice dintre nivelele de eroziune !?i distributia pe ver.ticala a cavitaWor carstice a fast luata. in considerare jumatatea de sud-vest a masivului (bazinul Crif?Ului Negru fara valea Meziadului). Astfel pentru avene au fost corelate cotele minitne ale fiecarei structtiri verticale complete sau horn, impreuna cu galeria in panta de la baza), iar pentru pef?teri cotele intre care acestea se dezvoltii predominant orizontal. In urma analizei asupra 30 cavitati 11i 21 cavitati, orizontale, au fast evidentiate J;livele la ,cotele de 680 575, 525 500, 380 !ii 340 rri. eorelabile eu suprafete de. nivelare ale zonei. Intre cotele de 480 !?i 410 m se remarcii 6 ,mai slaba corelare a instalarii unei' perioade de accentuare lenta dar continua a pantei topografice. Acest Iucru s-a materializat prin inlerceptarea de catre vai a nivelului. eyi unor izvoare carstice situate la cote de 430-480 m eyi care 40% din debitul totai ceaat de masiv in' zona 'studiata. Tot in. banda de altitudini (410-480 m) apar majori,tatea carstice orizontale lUI:tte in Address'ot the authors: Adrian IURKiEKICZ, Haria MlTROFAN'_:_ treprinderea de Prospectiuni Geologice Geofizice, Str. Caransebe!) ''1, Bucure!lti, Romania.

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lE RAPPORf. ENTR'E -!./EXTENSION-' ET Lt ntNIVELlEMENT D U CAVERNEMENT, UN INDICE 'SPELEOMETRIOUE ELOQUENT PAR C. GORAN Jt'auteur proJiloSe lin nouvei indice speleometrique, tout en l''u.tilite de celui-ci dans la classificaetits den.i'Vell:lements. l 'IR est suggesrti!f : Mais pour les deruivetl[ements moyens et grands,. v a l eur pe;Ut. con!fexef un ca,ractere a un reseau en c1a.O$ un tres !JTand de, p our dans l e c as d e s a;vens sans galer ies horiz ontail.es jusqu'a des valeurs aberra ntes: C'est airiSi que, potk 'la' Rotimanie, 1a valeur maxiimum IR=23,9'-1 aiJJiparait d ans la g rotte de Piriul: Hodooanei dewloppee sur un cteni:vellement de 173 m ; la gtrotte de, don.t l'IR ==11,11. et.don.t le den:vellement n 'es t que de 5 m oocuperairt l a dixi1eme pl-ace, pien ,qu'au . Point de vue de la clenslite du reseau sO'literrairi., le au horizontal de L imanu soit b'e.aJc.oup pi.lis ramifie que c elui a trois' i:Emensions de Hodobarna:. Sn)h, a:is-ait k rli.pport enir e l'IR e t ltf (un autre 'indice speleometrique possib-le) la valeur pbtrr- Linranu 'Ser ai-t" et pour Hodobana 0,14:

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84 .(,:, GORAN 2 L'indice de verticalite represente le rapport entre le denivellement total du cavernemen;t et le deni:vellement vertical, IV= Dv/D, etant !'expression du poids des secteurs verticaux dans le denivel:lement. La valeur maximum de l'indice est 1, ohaque fois que Dv = 'D, mais el.J.e reste la meme, soilt qu'il s'ag:isse d'un aven a .pic, d'un aven a J;tradins ou d'une grotte a gaJ.eries horizontales continuees par des puits ou des cheminees. L'ex tensdon du carvern.ement, qui n'est pas .prise dans le calcul, diminue toujours la' valeur in.dtootiv.e de cet indice. Le rapport entre Z'extension et -te cienivellement Du fait de 1a validite limitee des indices de Ve!l'tiJoallite et de ramificatioo, nous considerons O!PPOrlun de :recours a un autre calcule a partir des memes parametres, c'est a dire !'extension et .le denivellemen.t qui, oomme nous l'avom deja vu, perturibamt les deux autres indices (il'IR et l'IV). Il exprime le rapport entre !'extension sur l'horizon;tale du C'B!Vernement e t l;extens:ro SUr 'la ver.ti:oai.e et c'est pourquoi on va le nommer irUtice d'extension. L'utilisation de. cet ind:ce, -. Fig. 1 -Le quadrilatere de : a) pour l'endokarst, b) pour l'exokarst. E = extension, D = denivellemerut, ex = angle de la diagonale avec l'horizotale. dont 1e cakul suppO:s.e des valeurs faoiles a obten ir, n'exclut pas !'utilisation des inrliJCes de veS'Son de l'indite d'extensimu, cotg oc =IE. La connaissan'Ce du de !'extension est, selon nous, tres utiJe, pour les raccord:.:> et les interpretations de mo!1phologie et d'hydrolo,gie karstique. Du point de' vue stricteme.nt speleologique, l'mdice d'extension permet urie classificat ion du ca.vernement selon son de,we de vertica!l.ite, en offrant don:c une solution partieJ:le a la oontroverse entre ce que nous c:onsiderons ,grotte" et ce que nou considerons ,aven" dans le cas des

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3 RAPPORT ENTRE L'EX'l'ENSION ET LE D!:NIVELLEMENT 85-resea,m{Jdeveloppees aussi" bien ten plan horizontal qu'en pl31Il vertical (f ig. 2). Entre les sitJuations extremes,' T crest a ddre la grotteUet l'aven typiiques, ofn distingue les :;uj.va-nts et sous-type5 de oovernement': 3 D 2 lr-1 ff IE=0,1 I 'o(:63"JJ' I I I / I / /. // 1.2. ; / I I /. // "'=26"3::1' ---+ +-, --, / I dE:O,S / 2.1. ,/ :: / / 1--......,.:_1!-1 ---If---...,/ / / : J ,IE:1 //. i: I _./ 2.2. "'= ,,.20, I : i IE=2 I .:.-! 1 ,1 ,II i -----31 ,______. -- o<= Sli:J -. ;_ IE-:2.-0 ,3 ... 2.J3 -----=--==-....., I I I -t1. 2 E Fig, 2 -Types et sous-types de cavernemen.t pour les differen.tes valeurs de l'IE et de 1. Reseau.x verticaux lE63;030' 1.2. Cavernement ayant une configuration a caractere predominant ver.tical, IE entre 0,5 et 1 ; angle de la diagonale entre 63' et 45. 2. Reseaux mixtes IE entre 1 et 5 2.1. Cavernement ayant une configuration moderement verticale, IE entre 1 et 2; angle de la diagonale entre 45 et 2&0>30'. 2.2. Cavernemem.t ayarut une moderement horlzo.nta:le, IE entre 2 et 5 ;-angle de ia diagonale entre 26' et 11 3. Reseaux horizontaux IE> 5 3.1. Cavernemerut ayant. une configuration a caractere ,predominant hori1JOntal, IE ellltre 5 et 10; Bingle de la di18g0nale entre 11 et 5'. 3.2. Cavernement horizontal, IE> 10 ; angle de la diagonale <5'.

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86 C. GORAN 4 Le::; valeurs .(le l'IE pour la Roumanie s'inscrivenlt entre uri 'minimum Q,009 .dans de De 15 oav'ites ayant des developpements mrudmums, 9 presentent un horizontal, 4 un oavernement a caractere predominant hori.zotal, les-deux autres ayant un caractere moderement horizontal et respeotivement vertif.l. Sur les 15 cavites presentant un denivellement maximum, une est horizontale, 5 ont un caractere prooominoo:t horizontall, 2 sont moderement horizontales, 3 moderement verticailes, 3 ont un oara10tere predomil!1ant vertical et 2 sont verticales. Cette meme liste nous ,penp.et de tirer quelques conclusions a caractere general : la valeur de l'IE est semblable dans la meme unite de relief -par exemple d?ns les Mont'S de Bihar Tableau 1 IE pour les plus devel<)ppees et les plus denivellees grottes de Roumanie No., Denomination de la grotte 1 P, Bulba 2 P. Buhui 3 P. Con:arnic 4 P. Polovragi 5 P. Vintului 6 P Topolni1;a 7 P Micula 8 P :RMei 9 P Ciurului-Ponor 10 P. Ponorici -Cioclovina cu Apa 11 P. de Ia Zapodie-P Neag r a t12 Ceta1;ile Ponorului 13 Av. din $esuri 14 P. Cornilor -15 P din Piriul Hodobanei 16 P. de ia Jghiabul lui Zalion 17 Reseau Coiba Mare -Coiba 'Midi 18 P de la Izvoru Talliioarelor Hi Av. din Stanul Foncii 20 Av. din Cuciulata 21 Av. Pobraz 22 Av. din .Poiana Gropii . 23 Av. din Dosul 24 Av. din Hoan.cal Urzicarului 25 Av. SohodoUI .. 1Developpementi .Dmivellement I IE (m> (mY 5160 42,30 6547 33,98 5241 25,76 !H86 19 20 3133'l 17,65 205 0 0 16,40 8000 12,77 7660 11,14 1045 6 191 11,10 7890 174 8,22 12048 178 5,56 201 5,47 220 5,44 10200 5,36 22018 173 5,21 242 4,86 5920 4,83 10100 376 2,69 313 1,90 1,22 185 d,78 0 76 268 0,59 288 0,49 193 (),38 prooominent les vaJ.eurs autour de 5 (1) ; elle est inveriSement proJ>Oret (2) plus .Pour les grptte? les hydrologiques, que pour, gi'ottes receptrices (3):

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RAPPORT ENTRE L'EXTENSION ET LE DltNIVELLEMENT sr Ces. t:uois dernieres conclusions rious ont 'detetniine, en depit de la conoodssa;nce .i,nioomplete des virles karstiques .pe'rletlra!bies, d'examiner .par l'intermediaire de d'extension le rapport -entre. a'. configuration du relief karstique (done de qelle du reseau . souterrain pet;J.etr.able' (done Nos. analyses ont porte; sur le Plateau de Meihedli.nti, une barre cailicairre d'llln.e longueur de 40 kro, oompa:rtimentee en. 4 parties .distinctes, f.ragll).entees a leur tour en zones et sect.eurS Notr:e choix a ete determine par sa karstifiJcation avark-ee,,:par)a du karst de cette region, .par l'explo-' ration intensive des grottes et par la perspecti-ve de npuvelles decou-: vertes speleologiques. Dans. cette barre calcaire le drainage souterrain est longitudinal et le reseau endocarstique bien developpe, avec des grottes a granides dimensions, reliees genetiquement; le developpeinent moyen des grottes est de 375 m, par rapport a 97 m, la valeur moyenne en Roumanie (GORA:N,. :8, 1982). J).arus li;gnes q:ui. S:WVent nous allons presenterr quelques COiliS'tatations a qaractere preliminaire, portant sur similitudes ou diffe, rences enltte l'IE des surfaces calcaires de differentes categories et l'IE de leur reseau 'sduterrain. A. L'ind.ice d'extension moyen des grottes d'une zone calcaire differe de beaucoup de l'inldice d'extension du corps oalcai-re respectif, aussi bien si l'analyse porte sur toute 1a zone calcaire ou sur les systemes hydrokarstiques independants. Le nombre re5treint des cas et : des situations anaJysees ne nous a pas permis d'arriver a une cono1usion edifiante . B. L'indice d'e3itension des grottes a grandes dimensions est tres semblable a Pndioe d'exbension du reJ.ief karstique qui lesl englobe (fig. 3), dans h,;s conditions suivantes : -si l'extensiOIIl du ca1caire ca1ou!l..ee entre les limi.tes du systeme hydrokarstique auquel .appartient 'la gl'otte et non pas entre les limites geologiques ; -si en calculant le denivellement du karst on ne prend pas en consideration les eventuels 'temoins d'erosion, de.pourvus de grottes ou de formes negatives et .ayant des restreintes qui dominent le plateau karstique ; dans de tels cas, le niveau maximum a ete considere la surface du plateau ; -si !'extension de la grotte represente au moins un quart de l'extension de 1la _sJ]rface avec laquelle elle est comparee. Les gr.andes grot.tes analysees sont toutes des grottes debi trices et representent les principales resurgences des zones karstiques du Plateau de Mehedinti. Les resultats obtenus sont les suivants : La grotte de. Bulba, 'IE= 42,30; le IE= 40,61 .(extension entre la confluence de la vallee de avec la Valea Mtare et 1a confJfU!enoe de, Ja V!aliee. de Bu1ba :avec la yaH.ee de Gadna ; oote mi.ndmum la Bulbq-Gainii, cote inaximl.un l'ensellement de Zaton). I '< ' ' ; J ., J I ') .f f grotte de Dealul Curecea, = 18.03 ; le karst, IE= 17,27 (l'ex-. tension 'emtre le pdnor de la vaLlee Ponorel et l.a confluence d'e la vallee de Curecea avec 1a vallee 'de Topolnita; cote minimum la confluence, cote maximum 1a cime "de BObic).

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88 C. GORAN 6 La grotte de Sfodea, IE. = 17,,5.0 ; le karst, IE = 16,00 (extension entre le Ponor de Fata Rad,.u1ui, et .1a_ oon:fihience de '.Fapolndlta avec Pirlul Baltii ; cote minimum la confluence, cote maximum la cime 'de Sfodea). La grotte de Topolnita, IE=1G,43; ie karst, IE=1 5,09 (e,6tension entre la vaililee de CuSiaiOu Mic et le Trou de Cioci:rdi.e, cote minimu:qt. Ciocirdie, cote maximum Cornetul La grande ressemblance des viileuts de' l'indice d'extension entre les grottes de grande tai:lJle et le red.iei ka:rstiqu e afferent temod,gne, r.*mr Jes cas analyses, que, 'dans le modele endokaa-stique, le oavernerrient penetrable du collecteur principal la 1proporti!:mn.aUte du corbs de calcaire en ce qui concerne le. rapport 'entre !'extension et le denivellement. C. L'indice d'extension des reseaux souterrains penetrables relies genetiquement a ete analyse en calJculant sur les cartes topographiques entre les extremites du groupe des grottes .et le denivellement entre les cotes extremes de celles-ci 3). Les dlfottes a:ppartenant a un tel groupe (systerne) sont situees dans le secteur amont et aval de la barre oailcaare (par 00/Pport a la direction du dmin.age dans Je oalcake). La situee en aval est grande, et son IE est sembla:ble a celui du relief karsttique . Les valeurs obtenues sont les .suivantes: la grotte de Bulba (IE= 42,30) + la grotte Pod!Ului (IE= 10,12) :IE= 4:2,42 ; da gn-otte de Topoln.i1a (IE=16,43) + la wotte d'EtPuran + l'aven de Spinzoaica (IE= 1,56): IE= 15,19. 11 en resulte done, dans le cadre de la barre calcaire du P1ateaJU de Mehe:dinti, un noujveau ra1pp0rt de proportionnaHte, a savoir c elui entre un systeme de grottes gene:tiquement et le relief karstique qui les englobe. Fig. 3 -Rappor;t entre l'IE du relief karstique (a) It l'IE du resea u so.uterr ain ; b) grotte a grandes dimensions ; c) 'grottes reliees genetiquemenrt ; d) d'autres grottes. En cooolusion, toutes ces analyses preliminaires sur des grottes Plateau de Mehedinti temoLRJlent de que puisse avoir !'utilisation de l',in.dice d'e:xrtJension, aussi bien dans les intei'IJ)I'tarti:ons de s;!eomorphologie et d'hydrologie du karst que dans le pr<>nostic des decou:vertes dans les exploraltions du reseau souterrain.

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7 RAPPORT ENTRE L'EXTENSION ET LE Df:NIVELLEMENT 89 BIBLIOG R APHIE CORBEL J. (1959) -Les grandes cavites de France et leurs relations avec les jaoteurs climatiques. Ann. Speleo., 14, p. 31-47. DUBLYANSKI V. N., ILYUSHIN V. V., LOBANOV Yu. E. (1980) -Morphometric characteristics of caves. British oaver., 76, p. 29-38. GIURGIU I. (1983)-Top Romania, suppl. Bul. C S E.R. GORAN C. (1978) -Le karst du Plateau Mehedtnti I. Partie nord. Trav. Inst. Speol. ,Emile Racovitza", XVII, p 165-183. GORAN C. (1982) -Cataloguz sistematic al pe$terilor din Romania -1981. Ed. C.N.E.F.S., 496 p. RENAULT PH. (1972) -La morphometrie speleologique. Spelunca, 2, p. 51-57. RAPORTUL DINTRE EXI!'ENSIA DENIVELAREA CA VERNAMENTULUI, UN INDICE SPEIJEOMETRIC ELOCVENT Rezumat Plecind de la constatarea di indicele de ramificatie al unei retele subterane, i n cazul unor denivelali mart, indicele de vertioaJi.tate, in c8.2Ul unor extensii mari, pierd din expresivitate, a.utorul propune un nou indice speleometric pe baz a raportului dintre cei doi parametri perturbatori : extensia denivelarea. Noul i ndi.ce, care ii poate completa pe ceilalti doi, a fost numit indice de extensie, deoarece reprezintii raporttul dintre enensia orizontala cea verticalii a unei retele subterane. Trarupuse grafic, pe un profil longitudinal, cele doua extensii formeaza u n patrulater -patrulaterul extensiei -a ciirui diagorualii face cu orizontala un unghi a (fig. 1). In functie de valorile lui IE sau a se propune o clasificare a cavernamentului dupa gradul si!.u de verticalitate (fig. 2). In conJtinuare sint comentate valorile lui IE pentru cele mai dezvoltate cele mal denivelate din Romania se face o analiza preliminara a cavernamentului din Mehedinti p e baza utilizarii indicelui de extensie. Addres of the author : Cristian GORA.N, lnstitutul de Speologie ,Emil Racovitii", Str. Moxa Mlhail 9, 78109, Romania.

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TYPHS GENEHQUES ;DE. :GORGES DANS:"' LE' K:ARST MONTS :APtJS:E.NI PAR P. COCEAN, T. RUSU Dans le karst des Monts Apuseni on distingue quatre categories gorges au point de vue genetique a savoir ; epigenetiques, de capture karstique souterraine, antecedentes' et de subsidence perilpherique. La majorite de ces formes' appartiennent au type epiogenetique. On apporte aussi des contributions a 1a definition des gorges de capture karstique souterraine et a celles de subsidence peripherique. bans ia.. mor.phol:ogie majeure du karst' deS Monts Apuseni. les gocj;!es s'inscrivent comrrie des formes caracteristiques par leur nombre appreciable (38), leur developpement' spatial et la variete des types mol'!Pho:gEmetiques qu'eUes present.ent. Etant donne' que le karst n'oceupe daris les Monts Apu!Sni que 6,70fo de la superifJci.e de toute la region la ,prononcee deS gorges modelees daris des caLcaires, nous .con.dui t a l:es considerer comme des formes, ty,piques ])O'lll' le relief de dissolution. Lei.Lr modelage dans. des roches non-karstmaibles aussi, exclut la possibiUte de letir. integt;ation dans la .categorie des formes karstiques. Cet. aspett releve le ajt que la genese des gorges doit etre mise en premier lieu' sur le compte de !'evolution generale du reseau hydrographique et seul'ement en lieu sur celui de l'apport morphogenetique des types de roches qu'elles traversent. Dans le cas des calCaires, la fissuration avancee et la corrosion en tant qu'agent mocleli:mr de grande efficience ont favorise l'approfondissement rapide des reseaux hydrographiques -'-la. principale cause de La genese des' gorges. D'autre cOte, la resistance des roches carl:xmattees a l'.action des agentS physiques extemes a constifue une condition favorable pour la conservation prolongee 'des formes srculptees, fait qui ne se realise que difficilrement en d'autres types de roches. obseTlVations e:flfect'llees std_J.es des Monts Apusel)i naus ont oondu:it. ci les' grotiikr en:-qliatre types a savoi!r: 1. epig ifnetiques; : 2. de cacr)ture karstique souterraine ; gorges ,Le.s gorges epigenetiques Cei'type comprend les gorges lie' Tut, Turoa, Bedeleu, Aiud, Miin&sticrea, Prav-,1 Genagi-U:; Galda, ,Ceiea, Ampoit;a dans leS Trascau, de MaQ.a, Cibu ,et Ribi:
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92 P. COCEAN, T. RUSU 2 Metaliferi et les gorges de et Albae dans les Monts Bihar. On remarque que, du total de 38 secteurs de gor.ges pris en consideration, la pl.u.part (630fo) appartiennent a ce type. La cause doit etre cherohee dans les conditions .propices que les processus d'epigenese ont notamment dans les Monts Trasciiu, ou .le reseau hydrographique, organase dans les roches non-karsti:fii
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3 TYPES Gll:NETIQUES DE GORGES DANS LE KARST DES MONTS APUSENI 93 capture se dans le retlief .par des elements, morphologiques caracteristiq.ues. De nombreux geographes ont mis en evidence panni d'arutres formes, le type genetique des .gorges de 081Pture. Etant donne.que Ja cap'ture est oons1deree comme un processus ,.d'ava'l'lJOOIIlent r8gressif" de certaines riV!ieres (qui aboutissen.t de cette maniere a intersecte.r le cours des rivieres voisines), nous oonsiderons utile de mettre en discussion ce phenomene, en pantant des realits du relief karstique. Ont oonnadt le fait que les roches carbonatees, notamment les calcaires, sont tll:es resistantes a !'erosion. ,L'avan,cement re,{!ressif" dans de teUes roches est extremement limite. Au contact avec elles, les rivieres ralentissent leur avancement et, implicitement, le sous-creusement (reculees). Par consequent, les ltgnes de partage des eaux .sont rarement depassees par erosion remontante pour pouvoir parler de captures classiques. Un. autre aspect. Les couches aquiferes sont d'habitude cantonnees dans le karst a la base des couches calcaires, au contact avec les formations non-karstifiables. Meme si un processlliS de drainage se produit comme suite de !'intersection de ces accumulations, ce fait a une faible importance dans le modelage des gorges. L'approfondissement se produina a partti r de ce niveau, la masse de oaJ.caire qui se trouve au-dessus du point de capture (du niveau de base) restant intact.e. Par consequent, les captures des zones karstiques ne doivent pas etJ'Ie comprises dans le sens general de capture de surface, mais plutot dans le sens de captures souterraines. Le changement du sens d'ecoutlement des rivieres ne se reaU.ise pas ici .par !'erosion remontante, mais par la capture souterraine. Le maintien prolonge de ces eaux sur des traces souterrains bien organises a conduit a la fo11mation des systemes karstiques et des grottes etagees qui, en general, n'engendrent pas des gol'ges, a cause de la rooUJction RTaduelle du bassin de rece,ption e t de l'abaissement de l'ecoulement a des niveaux de plus en plus bas. Les cours d'eaux allochtones peuvent toutefois scUll.pter des grottes de grandes dimensions qui, par l'ecroulement des plafonds, se transforment en gorges spectacu1aires. Ce phenomEme de sous-creusement endokarstiq.ue se conjugue dans le modelage des gorges avec celui de denudation genenale du relief de surface qui, en se deployant de haut en bas, approche le momerut de !'intersection avec la cavite souterraine, c'est a dire la formation des gorges. C'est de cette maniere que nous comprenons la genese des gorges respectives. Elles ne sont pas de ce fait des gorges de capture proprement dite, mais des gorges de capture karstique souterraine. De telles formes sont les gorges de Rtmet, Galbena et Cald. Les go:nges de Rimet se sont formees par la capture soutecrrune des eaux ode la riviere qui drainait l'ouest de la chaine cakaire des T .rascau (et non pas par .).'avancement de l'nn des a!ffluents de corrune l'affirme Arge$el, 1977). L'evolution souterraine prolongee de la riviere cap tee de cette maniere a conduit au modelage d'une grotte dont i1a voute s'est effondree uJ:teri:eumment, en generant les gorges actuelles, la preuve en etant representee par les arcades, les surplombs et les portails conserves dans la morphologie de ces gorges

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94 P. COCEAN, T. RUSU 4 Les gorges d'Uilbaref?ti se sont formees le lo11JR de la riviiere dans la partie ouest du S
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5 TYPES G:E:N:E:TIQUES DE GORGES DANS LE KARST DES MONTS APUSENI 95 des gorges ne .justifie pas une genese par capture souterraine, le profil extremement large dans la partie. superieure -e.tl retreci progressivement vers La base atrt:.estant une evolution sous-aetienn-e . Dans le profH transversal des gorges apparaissent une, serie de niveaux qui se ra:ocorident altimebriquement sur les deux versants, ce ., qui pourrait correspondre a autant de phases <;l'a!PJ>rofondissement. Il reste encore a et:1blir si cet approfondissement est du aux mouvements de soulevement de la barre ou s'il a te determine par le jeux du niveau de base, respective.rnent par les du couloir de Les mouvements de la zone ayant le plus souyent un derouiJ.ement compensatoire, le pheno'mene d'.antetedence 'ne doii pas etre mis doute . Les gonges de se sont developees: .dans Ia zone de. soulevement :1ltimetrique maximum de la barre calcaire des Monts Trascau, Elles separent les plus hauts massifs .du groupe montagneux (Corabia, 1307 m et Dimbau, 1369 rp). La riviere de a conserve, to'llS ces mouvements qe soi.rlevement, son cours initial en sculptant les gorges antecedentes' aCtuelles (Arge$el, 1977). Les gorges de subsidence peripherique. A l'encontre des gorges analysees ci:-de5SIUS, ou le footeur gen.euique determinant peut etre identifie facilement, H y a une categorie de gorRes qui: ne peuvent. pas etre mises sur le .compte de l'epigenese, des captures souterraines ou de l'antecedence, Ce sont les gorges res.ultees de l'approfondissement normal des resea ux hydrographiques dans. les depots carbqna:tes. Le rythme de cet approfondissement n'.a .ete diote, comme dans le cas de ,l'antecedel11ce, par le soulevement massifs inontagnel,lx, mais par la descente des des bassins de sedimentation, equivalentes a' des niveaux de' base locaux. De tels reseaux sont, en :premier I 1 l , lieu, des Mon1$ Padurea Craiului, une ..zone montaRneuse qui a subi moins de soulevements tectoniques, mais qui est flanquee par les deux bassii}.S depressionnaires -de BeiW? et de Vad-Borod caTacterises par des affaissements 'd'ampleur. No us ; avons affa-ire dans ce cas a un: a l'ahtecedence; mais avec le meme resultat mor.phodynamique : l'interisification de !'erosion profonde pat !'augmentation de la pente du profil longitudinal des rivieres en qu'estion. L'influence de la subsidence du bassin neogene. 'de sur le modelage des gorges est facilement decelable dans Qa configuration des secteurs de le long des vallees de Pe!i>tera (Meziad), Lazuri, Cutilor, Albioara Vida et Topa-Riu (les gorges de : un arc de cercle ayant la convexite vers !'ouest (!'ancien sens de drainage des reseaux en question -Rusu; 1979) et avec les secteurs inferieurs courbes vers l e sud-est, vers le bassin de sedimentation respectif. Les glacis existants au debouehe des rivieres dans la base depressionnai1re du rythme accelere d'approfondissement des vallees de surface comme suite d e l'abaissement du niveau 'de base local. parmi ces i ,les gorges de Vida se detachent nettement avec une longueur de 10 km (les plus longues gorges des Monts Apuseni) et une, profondeur de 125-250 m. c:est a cause de la pente reduite du ruisseau (0,915%) que les gorges sont fortement meandrees, ayant un

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96 P. COCEAN,. T, RUSU 6 coeffident de sinuosite de, l,03. On remarque aussi l'etroitesse du profi'l transversal, f-ait qui denote leur jeunesse. Dans le cas des gorges d'Albioara, leur evolution a ete interrompue a cause d'une sucoession de captures karstiques, qui ont fini .par l'ouverture de l'a:ctuel ponor de la vallee de la vaHee prillnaire restant en relief comrne une forme fossile exposee seulernent aux processus de versant. A peu pres sans exception, les tributaires de Repede s'approfondissent progressivemelllt vers zone de confluence, indifferemment si: elles traversent des formations karstifiail:Jles ou noo-karstifiables. Cet aPIProfon.dissement a ete d.ilct.e par la presenre dans le voisinage du bassin de sedimentaltion de Vad-Borod et finalement par le niveau de base local, represente par le Repede. L'evolution des affluents de Repede dans les calcaires de la partie nord des Monts Padurea Craiului a conduit a J'individu::ilisation des gorges de Bratcuta et Boiu. Elles sont mains imposantes que les formes de la bordure sud, a cause du potellltiel denudatif plus limite des rivieres qui les ant Le profil longitudinal de 'la valJee de Boi.u presente, dans le perimetTe des .gol'ges, de nombreux seuils roclleux et C8SICades, tandis que les gorges de se trouvent dans un stade avance de maturite fait reflete par la desorganisation accentuee due aux captures souterraines, du reseau hydrographique primaire. A l'eillCOntre des valllees de Boiu et de Mi!?id, les de Bratcut;a ant un develop,plement plus aw.nce. Elles se deploient a peu pres en d:roite, presentent d'imJportants cones d'ebou1is et sont tNl.versees par un oours d'eau a caractere permanent, dont le debit est double par les eaux de quelques drain8jges sauterrains provenant des bassins hydTORraphiques lrimiitrophet>. On remarque que presque tous les secteurs de gorges des Monts Padurea Craiuilui sont d'affluents sous-aeriens a caractere permanent et n'ont que peux d'af.fluen.ts temporairement actifs. En echange, les vallees dolinnai'l'IE!S suspendues et les ouvales, nees le long de quelques aff1uents tres court'S, sont tres frequentes. En ce qui coi11C'me le sens d'evol!Uition, on peut que dans les oondiJtions geomar1phologiques et climatiques actuelles, les points de capture karstique des oours d'eau continueront a avancer vers les sources, jusqu'au OOil!taci aY.e
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7 TYPES G];:NEriQUES DE GORGES DANS LE KARST DES MONTS APUSENI 97 POPESCU ARGESEL I. (1977) -Muntii Trasciiului. Edit. Academiei RSR, Bucure!iti, 174 p. RUSU T. (1979) -Carstul din Muntii Piidurea Craiului. Tezii de dootorat, ClujNapoca. TIPURI GENETICE DE CHEI DIN CARSTUL MUNTILOR APUSENI Rezumat ln morfologia majora a carstului din Apuseni, chelle se inscriu ca forme caracteristice prin numarul lor apreciabil, dezvoltarea spatiala !ii varietatea tipurilor morfologice. Luind in acest ultim aspect, au fost deosebite patru de chei !ii anume : epigenetice, de captare carstica subterana, antecedente chei de periferica. Tipul eel mai reprezentativ este eel al cheilor epigenetice, larg raspindite mai ales in Trascau !ii Metaliferi. Cauza rezida in conditiile favorabile desfi'i!iurarii proceselor epigenetice intilnite aici. Lucrarea aduce precizari de natura morfogenetica in ceea ce privE!!ite cheile de captare carstica subterana, precizindu-se faptul ca in carst este greu realizabila o captare claska (prin avansarea regresiva a riurilor), ea fiind substituiti'i de captarile carstice subterane !ii mode1area unor pe!iterei care, prin intermediul subsaparilor !ii proceselor se transforma in chei speotaculoase. De asemenea, se define!i'te un tip de chei !ii anume cheile de periferica, unde adincirea riurilor in masivele calcaroase s-a datorat in principal coboririi accentuate a zonelor periferice, respectiv a nivelelor de baza locale. In aceasti'i categorie au fost !nglobate cheile de Muntii Padurea Craiului unde scuf,undarea bazinelOT sedimentare limitrofe, ale Beiu!iului !ii Vad-Borodului, au dus la cre!iterea pantei profilului longLtudnial a} riurilor, resPectiv la adincirea accentua.ta a acestora in calcarele zonei montane. Address of the authors: dr. Pompei COCEAN, dr. Teodor RUSU, Institutul de Speologie ,Emil Racoviitii, Str. Clincilor 5, 3400 cluj-Napoca, Romania. 7 -Theoretical and Appleid Karstology 1983

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Theoretical and Applted K.arstology, 1 (1984), pp. 99-106 LE MASSIF DE 'PIATRA CRAIULUI GENQSE iET EVOLUTJJON JlESrfORRENfl'S DES ViElRSANITl3 NORJD-OUiFJST ET NORD ; GLAJOIATION PAIR T . CONSTANTINESCU On le fait que les torrents creuses sur les versa.rits nord-ouest et. nord du massif de Piatra CraiulUi sont des formes specifiques de cette Pour ces formes, non encore signalees dans la Utterature geographique roumaine, !'auteur propose la denomination de On signale, aussi, i:>our' 1a pre!Tllere fois. le phenomene de la glaciation dans le massif de Piatra Cral,ului. Le massliif de Pda.tra Craiului, indivn.rlualtte geographique des Oarpates roumaines {Cai'(pB!tes de Courl:rure), se par une serie de pa!I'IIJiJcl,llarites,
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100 T. 2 Ce secteur est tf'averse par des torrents qui presentent une g.rande densite; il s'agit en fait de la plus fragmentee zone calcaire de Roumanie (:La densite de la fragmentation depasse 7 km/lon2). En p1us de cet aspect d'en:semble, qrui s'imtpOSie dans le paysage, les torrents presentent aussi une morphologie specifique : le prom longi,tudinal a une dedivite moyenne depassant 40 et presente de nombreuses ruptures de pente {denommees ,saritori"), f.qrmees s.ur les, des emplacees en position ventilcalle ou presque vert:1c:ciJ.:e ; 11 s'ag1'V deS vaUees coull'tes (1,0--'1,5 km), tout leur trajet se developpant dans les cal1c.aires ; le profil transv>I"sal est semblable. a une ,,iV"'laa:-gement ouvert'e a la partie ri:eure, 1;\yant-P_Oi'S .(80__:9Q0 ) a la partie f inferieu:f'e {les torrents a:pparaissent ccmme des formes negatives, fortement approfondies dans les calcaires) ; de nos jours toutes ces vanees sont se.ches, l'ecoulement sous forme de riyiere ne se .manifestant qu'a titre exceptionnel (en cas c1e pluies torrentielles). Ces caroctedstiques et d'autres de nature tectono-'3tructuraile, identif'iees en teiTain, n'ont pas ete sans nous permettre de la genese et l'evol:u.tion des En premier lileu, nousr,mentionnons que tous'::,;les tonents se sont formeS SUr les diSICO'fltiiJ.Uites tectoniques (d:aclaS'3 OU I failleS, aspect mis partvelJemeht en: evidence par la a l'e,cheHe 1/50.000). En second lieu, les traits mentionnes nous permettent d'affi:rmer qu'ill y a eu sur le majet des actuels torrents de petits cours sauterrains et Itilet, fa;ibles dimen'Sions, em:pliaces de 1regle a proxi:m1te de :a ,eu-:une:f:i1tensite mwc::male daq1s les perio!des humiides et ahaudes du Pleistocene,' alors que les petite's grotbes ont ete detnitbtes par l'effbrudrement du' pJa:fo.nd, pau.r faire 'pla'Ce a.,.,.une va1lee a ver.tioal-eS; (une -gorge) et a de pente ou ,p8dj'jtol;lllle" (Ftg. 2). La degradation des grottes a ete l'oeu:vre simuJdes procf?ssus et rperiglaeiaires (gelifraction et, nivation) et des autres fonces de modclage. le role essenltiel. reve:t:J.ant aux pr.emieres. Le 'ophenomerie -' mentionne, surtout' la' karstifitOO:tion, presente aujoun:l'hui une intensite extremement rdui.te 'du faft de l'absence des OO'UirS d'e'aru permarientes. En revanche dahs hi Pleistocene, l'exiStence des cours d':eau etait assuree par la fonte des glaciers de cirque. Car, a rencontre des opinion emises jusqu'a present;'iJ.ous oonsiderons que SU7' les versant-s nord-'ouest et nord il y avait des modestes glaciers de cirque. Ulteriewement, la marphologJe des cirques glaciaires a ete fortement madifiee par l'action conju.guee des pro.oesslli> peri.glaciaires et karstique:3, mais aujoUiid'hui en1oore U j a certains indices, directs ou, indirects, qui trahisserut l'exi:srtEmJce du :a) .La iitterature geogr'aphique roumaine considere 'qt{-e 'du fait de la morphologie du a ,de sa forme de des glaciers dans Piatra C1:aiulili n'a. PaS ete ,possible. Cette tient C<:Jmpte aussi de 'ce qu'arujiOllJlid'hui )l I}'y a-pas de reil:ef glaci:aire. La. connaissance du massif iilOUS fait con'3iderer qu'au de:but du 4.Jlartie cl.e, Piatm C,r.aiului se

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3 101 Pietricra 1764 m PROFILS TRANSVERSAUX 2300 1 m 1 2100 J 1900 : 1700 ; 1300 I 1 9:)0 1 PROFIL LONGITUDINAL La crete de Piatra Craiului ,+ I OfmlxMcioara r + 1300m ___ ___J --1000 m I Plaiul Mare i 1297m 1172 m crista!lins lfes culra1res, cai:CM"es greseux I 4 lillllJ R adi ol ariles Coo;J!S C aicaires 6 et cdcahs 1582m m m 23001 m z 1 00 l nooJ 1500 13 0 0 Conglomerats a caltares Congloll>lirats a eerrem crisklllns 10 Piatra ( PisctJl Craiului m Do= 45-)0" De=35-40" Us= 65-70" Gres Ebou!is colcnires tixl'$ et mobiles 2 200 m 2 000 1 &00 1 60 0 1100 Tmbalul f'.iare 2177m 16 FoilP.i Do= lli-45"' De= 3S-40" l.5=85-90" 18 d! trmsq-ession 2100 m 1 9 00 1700 1500 Pad ina 20 Popii 1J7Sm Do= [)e: 30-:JSO Us=101>-1100 Do= d'J j De= Decb'lili! dJ '!'5-. Us= d'mro!SG11 '"; ----0-E-----;. ?4 Km l 1 ; i I l I l i l i ._J Fig. 1. Le Massij de Piatra Craiului; profils transversaux (dessus) et profil longitudinal de la czete (dessous). '1 uc H::;:, i:>"'"'"""'"" uepar HTII11e; repre:>enta1ent aes sou.r.cs cl'eau qui formaient des oours et souterrains); cleterminam une evolution comm ce-Lle presentee dans la, Fi.g. 2. c) Les bassins de reception du N sont suspendus, tandi':> que ceux du S ne presentent-pas ce caractere.

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LE MASSIF'DE' PIATRA CRAIULUI 101 la _forme .d'u111e suliface d'erosion etroi.te (ay;aq:t;_ une decli'Vite beauco.up redui.te que celle d'aujourd'hui), qui' i)ermettait !cution des petits de cirque. UexisteQJCe d'um,r ancienne surface est attestee par le niveaf de 2000 aujourd'hui dans la partie qui de par 1fraits : wctono a presente des le une predispO':>itfOII'l au niveliement par rapport a la zone meridio'tlale. Ceci veut dire Que l'unique cause invoquee, qui exiC'luait des Rl.aJCiers pas oon1fo111lle a la Autant dke, :cg1e ta fOI'Ifl'lation des etait n;e !'infiltration des eaux (CONSTANTINESCU, 1980). Par a holoceneApostglaciaire) les tOrrents. meridionaux ont cmmu unctpp:rofon.dissement plus "avance que du nord. Contrairement' a cette action, les to' rrenlts du 'nord son.t aujourd'hui bealllcoup plus enfonces dans la masse de calcaire. Il en resulte que cet estt d;age anteh6locene, c'est' a dir-e plei' Sitocene, alors que IJ.-eS par leur des sou;r.ees d'eau' lq:tii fonflaien.t cH!s. oours1 peTmianents (superfiCiels eit souterrains); determinant une evolution comme' ceol.le presentee dans la r Fig. 2 ' crLe's bassins de 'reception' du N s6nt suipefid:us, tandi':> que oeux d U S r IYe presentent pas ce c&"aclere.

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102 T. CONSTANTINESCU, ,, COUPE TRANSVERSALE DE .LA GROTTE Fig. 2. Evolution des torrents pendant la fonte des alaciers de cirque (Pleistocime). Ie phase -riviere epigee. Be phase -la formation des riovieres et des grottes. J!Ile phase -agran.dissement des IVe phase -effondrement du plafonddes grottes et formation des ruptures de penrte ,(saritori) et des gorges. 4 Bien .que la morphologie des ci rques gJ.aciaires aii.t ,ete ,sUIPPrlmee" la mrajorites des cas, il y a quand meme des bassins dont .. la Jr\O.rtpholo.gie rn;ppe1lre ce.hl.e des cilrF}ues dans ce $,ens etant .,CaldaTea Ocdlita") . En guise de con,clusion il faut qu'a de la forte deterioration postgladaire ces forme>s de p.e pas etre

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5 LE MASSIF DE PIATRA CRAIULUI 103 cirques glaciaires. Du poilllJt de vue gEmetique, elles sont le resul.tat d'une actiNjte complexe Nous pr0ipC:I$0ns JlOUT cette forme la denomination de "bassinet strwctwral-polygenebique". En rewnant aux tolirenlts (les formes princiJpales) on peut affinner en toute certilbude qu'ils sant de nature polygenetiqu.e (k.amtiiqrue-iP6ri gJ.aciaire..gJ.aoiake), sur un fond Htho-stl'!UiC1Jurail favorable (calcaires intensement stratifies et les couches en pasition ver.ticale). En essence, la karstifiCation s'est mo:nifestee de preference lors du creusement des vallees (torrents), tandis qUe les processus periglociaire lors de leur elargissement; l'action des glaciers s'est fait ressentie uniquement dans le cadre des bassins de reception (bassinets structur.ail-p(Jlw!ene-' L'evolution des torrenrt:s, anticipee deja, est e.lle aussi assez compliquee. Le model!age d'ensembl.e, presente daiDS la F ig. 2, est en fait une ,combinaison" enbre l'evolution d'une vallee aveugle et celle d'u.ne vallee reculee. En 'faisant la: synthese, il est permis de considerer que du point de vue mo11phogenetique les torrents analyses constituent un tYIPe de vallee a par.t, non: encore sign,aiJ.e dans la litterature geographique .roumaine, pour lequel nou'S .prolp050IlS la dei1JOillination de ,vliidU$cii" ou ,torrent de type d'apres le nom d'un des p]:us representatifs torrents du Succinctement, vladU$ca peut etre definie comme suit : torrent developpe en calcaires dont le bassin de reception (bassinet structural polygenetique) est un ancien cirque glaciaire et le canal d'ecouJ.ement, fortement approfondi, est largement ouvert dans la partie superieure et tres etroit et vertical a la partie injerieure ; il presente des traits tec tono -structuraux. evidents, ayant un caractere polygenetique, karstiqueperiglaciaire-glaciaire (Fig. 3). Dans un sens plus large, i'l se caracterise aio.si : torrent (vallee) (k.arstique=-pe1'1glaciaire-glaciake), develoPtpe 1e long de tout son trajet en. calcaire; le profil longitudinal court (1,0-1,5 km), presente u111e declivite moyerine depassant 40t,<> et de n.ombreuses ruptures de pente (siiri1ori}, fonnees sur les tetes des couches, situee en position .le profil. transversal a la f6rme d'une ,V" largemerut ia partie mais presentant des parois verticades dans la partie inferieure ; il est axe. sur un.e. faiille ou diacl.ase Au trai:ts menti.onnes ci-d.essu':> il faUlt ajouter encore trois cara:ctkristiques geographiques: ces torrents (va1lees) presentent dans le ma:>Sif de Piatra Craiului le plus :Large tyiPique deveio,ppe:ment en Roum:anie ; ,l'ensem.ble des ces torrents et des cretes qui: les ; sepa1rent, cons titue rm 'type de paysalge rmique en Roumanie ; -. donne que le creusement de est en essence une action karstiqu-e, nous consilderons ce type de torrent, comme une forme exokarstique, specifique du massif de Piatra craiului.

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104 T CONSTANTINESCU ; -uJ 16rr:1, 17c==r1a o 19r=--p:_ i l L-.:: : ':':" [_[{_! t;;;;I -PROF'IL SCHEMATIQUE < V . ci!UNEJ ) : 0... 100 :'200 300m ,6 Fig. 3 -La carte inbrphologique du versant norcl-ouest 1. CT9rrent de type ; 2. Torrent developpe en calcaires; 3. Voallee developpee en schistes c;:ristallins; 4 . .Riviere 5., Riviere 6 . Lei ;crete de Pia.tra Craiulul; 7 Crete secondaire ; 8 Inrter.fluye aigu ; 9. Intei:fluve arropdi ; 10. f]uv e apla.ti ; 11. Bassinet ; 12. Terrasse struotural-poly,Bth1ri") ; 13. Relief residue!; l4! Aotiipt 15. Rupture de pente (siiriltoare)'; 16. Lapies de stratification ; '11: Schistes cristallins ; 18. ,Calcaires; 19. E .boulis . i -:; ;

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7 LE MASSIF D E PIATRA CRAIULUI 105 BIBLIOGRAPHIE CONSTANTINESCU T. (1980) -Le karst de Piatra Craiului. Particularites de Za genese et de Z'evolution du karst. Note I. Trav. Inst. Speol. ,E. Racovitza", 19, p. 203-217. ONCESCU N. (1943) -Region de Piatra Craiului Bucegi. Etude geologique. An. Inst. Geological Romaniei, 22, p. 1-124. POPESCU I. (1967) -Contributii la structurti geologice a masivului Piatra Craiului. D.S. Com. Stat. Geol. 52, p. 157-176. MICALEVICH-VELCEA V (1961) -Piatra Craiului. Consideratii geomorfologice, Anal. Univ. Bucure11ti, 27. p. 64-78. MASIVUL PIATRA CRAIULUI GENEZA $I EVOLUTIA TORENTILOR DE PE VERSANTII NORD-VES'I'IC $I NORDIC; GLACIA'JliUNEA PLEISTOCENA Rezumat Pialra Creiului se remarca prin forma sa de creasta calcaroasa extinsa pe circa 20 km, orientata NNE-SSV. Masivul prezinta o serie de particularitiiti geo grafice, dintre care 2 sint tratalte in lucrarea de fat;l. Se precizeazii astfel ca ce ,brazdeaza" nord-vestic !)i nordic au o morfogenezii aparte. Puternic in masa de calcar ei sint in esenta efectul unui complex modelator de natura carstica-periglaciara-glaciara. Trasaturile lor un tip de torent, inca nesemnalat in literatura geografica romaneasca pentru care se propune denumirea de ,vUidul?cii" (,,torentul tip vliidu!?cii"). Jntrucit adincirea vladul?tilor este, in esent;l, o carstlca, autorul le considera ca forme exocarstice, specifice Pietrei Craiului. A doua problema se refera la pleistocena. Contrar parerilor emise pina 1a accastii data, in lucrare se arata ci1 pe nord-vestic l?i nordic au existat mici de eire. morfologi.a lor a fost distrusa aproape total de puternica conjugata totlll?i, existii unele indicii directe sau indirecte, care tradeaza: manifestarea fenomenului. Address of the author: Traian CONSTANTINESCU, lnstitutul de Speo logie ,EmU Racovita", Str. Mihail Moxa 9, 78109 Bucure!?ti 12, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 101-116 SUR' LES MEANDRES DE LA PE$TERA VINTULUI {MONTS PADl)REA. CRAIULUI) PAR M. On decrit les meandres du niveau de karstifi'Cation correspon.dant au premier etage de la, Pe!1tera Vintului de $unCuiWI (departemerut de Bihor), dont la morph6logie comporte des indices sur !'existence d'une ondulation verticale de la galerie' primaire similaire au modele etabli par Deike (1967) dans la Mommoth Cave. L'ondulation verticale. analogue aux meandres horizon.taux, est toujours une forme due au facteur de la speleogenese. 1. INTRODUCTION La ressemlbl.ance entre les grottes et ceux epiges a ete reconm.ie par TROMBE (1952, p. 74), FINOCX:::HIARO (1956), CHOPPY (19 57) et MUGNIER (1961) KADAR (1955) explique la genese des meandres f.lu:viaux paa-l'effet de l'eq:uation de Helmholtz, qui donne le changsment rythmique: dt1 au f.rottement, de 1a vitesse d'un flu.ocl.e. Dams la meme periode de temps, l'equipe de .l'Institut de Speologie de Cll\.lj a e:x;plore la grotte de $esuri (departemezl" t d'A:1ba) et la Pe!ltera Neagra din Groapa de la Baisa (departement de Bihor) ($ERBAN et aJ . 1957), puis la C'\.1 Alpa din Valea (de.partement de Bihor) (VIENHMANN et PLE$A, 1959) eta fait' des observations sur les meandres, les vagues d'erosion et la voute p1ane-horizontale, en arrivant a la oonolusi0111 que -ces formes ont un determin.isme hyrlrooynamique (VI1EHMANN et $ERBAN; 1961), ($ERBAN et VIEHMANN, 1961, 1963). Le de Ia genese de la, voute, pla:ne-horizontale a ete repris par COOEAN (1975, 1979 a), qui oonfi.nne la L-elation entre :celle-ci et le niveau de. l:?!iSe que JAKUCS (1956) l'a egalement montre .Apres les de:LEHMANN (l932) d'appliq.uer la mecanique des fJuik:les aux eau:x I souterra:illi:t:;, 1e progres dans la resolution de ce .ete. marque par .. RUDNICKI. (1960) et par "WHITE et WHITE que la mecanique. des. fluides peut etre appliquee aux <:anrlui _tes a .surface .libre, et que la turbulence de l'ecowement. a cote ; de l'agres:sirvi.lte", de l'eau karsUque, .donnent naitsfl.'erosioTJ.. -;Ce terme, dO. a R:mNAULT (1961), est imJ?rQPre, car UA se pas en !'absence d'
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108 2 Une forme particuliere de geometrie hydraulique des conduites souterraines a ete decouverte par DEIKE (1967) dans une ga1erie de Mammoth Cave. Sur 1000 m de longueur, les coupes transrversaJ.es de 1a grulerie alternent Intre une condluite e1liptique et un canon rectangulaire. Le releve exact du prorfH longitudbal a montre l'exis.tence d'une Oilldulation vertica:le avec une amplitude de 1,5-3 m et une longueur d'onlde de 30'0 1 t!latq!:i. seo?ons! e1lip1Jq:U'e'S positi,Oills basses et cUes re.ctanguohiiq:-.es haute,s,., A partir de la long;ueur des vagues de. corro:Sioo, :(m a pu eta;bli.r' le fait que les sections ellijptiques ant represente des col)duite::; sous pressi001, tandis que celles rectangulai.res des secteUirs de qaiions }t .surface li:bre. 2. LES MEANDRES DU PREMIER ETAGE DE LA V!NTULUI . ... 1a des fli4de.s a.) .r.e,prendre .ce __ travaiL1es observations que . nous avons,f.aites sur;les meannres du niJveOO de tkarstificati01[12'Fepreserite par' le1Cj)r;emier e'tage ,ae la VintuJu: de (departement d.e"Bihor). ces riiearid.res,.se trouvent en aval de la Grande Salile, decouverte en mars 1959 par l'equi.pe de l'Institut de SpeoJogie de Oluj.1 La desC'ription qui suit ::;era faite dans 1e sens geogr8!Phique. Entre la Grande et la. Rartie meandJ1ee_ trouve) UIIJ:e a _pa11ois corr;oderr!? aL, }96,1, .fLg. 34J . P'J!ennent fin :au Pcp}n.t. de .. 1). a paTti:r;. ,duqueL des yagues, de .. co['J;,Q'SI?n irJ1TIIPncnt,,le ,meal11C\re (ftg: 1,; :{\.-:-BJ L'i17-dice .de': (I. D.) de s:;elu.i:-:ci est de 2,0. Dans.--la, ,CiX)upe transversale A-B on 'peut reccinnaitre troi::; phases prindipa,les d'evdlu....: tion : a). li!J;e prirttaire :preSSlQn, .re,c;:tpigne;. a Se<;tionl 1 el,liptique, large de ,5:m et ):laute de .seulement .. 0;6 m,,sa.:voute etant a peu Pl?ne ; b) un du. cote gauc,he, sm; la:rge1.,1r.-' de -&,5 m, l Q'e f: rii de, prpfondeUi. dans lequetl se distin.guent c1aireinent deux ,nirveaJUx: de pgttement j sepa
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r l l t10 I !..0 I 11" EL-1 ---s o.-E G __..--! .. \ 47 H G ---------39 40 38 ,.-J ----7.1 -I \ I 5 1 I .., -.....:....._., H }i'ig. 2 a. Bartie de galerie d$1s le prolongement de oelle de la fig. 1, ayant trois boucles de meandre consecutives, developpees du mme cote de la galerie primaire. C-D = La boucle ayant le plus grand developpement horizorutal ; E-D = boucle ayant une evolution surtout vemlcale, qui conserve le plus grand nombre de niveaux de corrosion dalrement individ\.Jallses. 2 b. Partie de galerie compr-cnant une boucle solitaire. developpee du cote droit. G-H = coupe kansversale de Ia boucle. ..... ..... 0 !C I t ..

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5 SURLES MEANDRES DE LA 111 qui ont ensemble un I.D. = 1,6. Leurs sections tranversales sont semblables entre elles et en meme temps avec la boucle G-H, ayant comme element commun un plus faible approfondisse!ment dans. la derniere phase d'evolution, ce qui est en concordance avec le fait que leur activi:te s'est interrompue plus tot que dans le cas des meamfres sHues en arnont. A Ja base des caracteres moqiliologiques communs que. presentent les six meandres decrits ci-dessus (fig. 1-3), nous avons construit la representation tridimensionnelle d'une rotonde (fig. 4), qui montre : a) une galerie iprimaire, en prinripe rectiligne (1-1), foronee le long d'une diaclase, celle-ci representant le facteur tectonique implique dans la genese de la conduite ; b) une phase d'elargissement de la boucle, accompagne d'un approfondissement progressif (2-2}, due a l'action preponderente du facteur hydrodynamique ; c) une phase d'approfondissement du meandre, suivie de la constitution d'une perte d'eau a !'intersection de la boucle avec la diaclase (3-3), en meme temps que l'approfondissement de tout le drainage du niveau de karstification. La divengence morphologique des six meanrlres se manifeste surtout dans la coupe transversale de la conduit.e iprimaire. C'est ainsi que sa forme elli.ptique, tres apptatie dans le cas de la boucle A-B (fig. 1). contraste fortement av.eo le section rectangulaire et haute de la boucle C-D (fig. 2). La conduite primaire de la boucle I-J a une section elliptique de 3 m de largeur et de 1,5 m de hauteur, tandis que la conduite primaire de la boucle suivante est de type canon, avec une laTgeur, de 1,2 m et une hauteur de 2 m Nous mentionnons .aussi que les observations f.aites le Jong des plus de 300 m de galerie etudiee montrent !'existence d'au moins trois seoteurs de lapies qui alternent avec autant de portions marquees de vagues de corrosion. Les sufaces concaves des Lapies pewvent ebre identifies avec les vagues de corrosion de grande longueur, correspondant a des faibles vitesses d'eooulement. 3. DISCUSSIONS Quoique l'irufolf!IIlation dont nous digposons soit lim.itee, nous consi derons qu'elle est suffisante .pour pouvoir supposer, a la base de l'alternan.ce tant des deux types de ooua>es tran.s.versa.les de la conduite primaire que des deux formes de microrelief des parois, qu'une ondulation vertioale s'est egail.ement produite dans le cas de la flalerie que nous avons etmdiee dans la Vintului. La presence d'll.llle tehle ondulation doit etre d'ailleurs un phenomene general dans les dr
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3 SUR LES MANDRES iDE LA .PE!;ITERA VlNTULUI 109 La boude E-F se distingue par le nombre le plus grand de niveaux de corrosion (fig. 2). 0I'I( peut supposer que ceS niveaux. representent !'enregistrement morphologique d'un plus grand nombre de fluctuations 14 d 'eat..: Fig, 1. Par.tie meandree de la galerie du premier etage de la Pe!?tera Vintului de $uncuiu!? (departement de Bihor), en aval de la Grande Salle. Les nume t os representent les points de station du relev e topographique effeotue par I. Viehmann en 1959 A-B =coupe transversale de la boucle de meandre developpee du cO:tc gauche de la galerie primaire. paleoclimatiques, du a une evolution verti:oale plus rapide de la bouole. L'image photographique de la voute carrodee.de 1a boUJCle E-F st re:pro duite dans l'ouvrage de $ERBAN et al., (1961, fi');!. 29). Avant la boucle C-D et apres la boucle E-F se trouvent des pertes d'eau, ce qui prouve que les meandres situes en .aval ont eu une plus courte periode d'activite que ceux du secteur amant. La perle d'eau placee en aNo81l dela boucle E-F poot eXPJ.iquer !'evolution ver.ticale plus raJPide de celle-d. A 114m en aval de la perte de la rotorule se trouve une boude situee du cote droit, dont l'I.D. est de seulement 1,2, mais dont 1a morphologie eit caracteristique (fig. 2, G-H). Apres encore 86 m il y a un meandre typique avec deux boucles alternatives (fig. 3, I J et K L)

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112 M. '$ERBAN 6 T 2.0 'Ll K K F-ig: 3 -' Galerielmeandree -a boiicles I-J du ci}te droit' Kr.-L = Jjoucle du, cbte :gadche. La galerie primaire a deux lniveau de corrosion Sa sectioi). transve;t;}e'rdiffeN: d'J.J,ne: boucle' a !'autre. Explication .dfans. leo tex-te 1 1 Fig, ( tridimensionnelle l.loude caracteristique .pour les meandres du pr'emier etagle de la Vinhllui:-' ltfon dans le

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114 M. !?ERBAN. 8 En nous. l'attentiQn sur lq avec 'qeaud>tiP de som. Sui" '....:..: Trav. Inst. 'SMol. ,Emile Ra(:oviitia", Bucarest, 18, p 259-' 266, tine carte. M.; COMAN, D .. etVlEHMANN I. (l957y ..:...1Recherches speologiques' dans lf.!s .Monts Apuseni ...,... Ceskoslovensky Kras; Praha, 10,'11, !p .. 11-25. ,M (1961) ,-:--;., eijte Wasserliiufe :Pie 12, 2.-3, p: 115 .

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9 SUR LES M!:ANDRES DE LA VlNTULUI 115 $ERBAN M et VIEHMANN I. (1961) -Die Gleichartigkeit der unter-und obertrdischen WasserUiufe-Die Hohle, Wien, 12, 2-3, p. 115. $ERBAN M. et VIEHMANN I. (1963) -Shodstvo mejdu podzemnimt i poverhnostnimi recinimi potokamt -Novosti karstovedeniia i speleologhii, Moskva, 3, .P 80-8!1. $ERBAN M., VIEHMANN I. et COMAN D. (1961) -Grottes de Roumanie -Ed. Meridiane, 39 pp., 143 photographies. TROMBE F. (le52) -Traite de Speleologie -Payot, Paris, 376 pp. VALENAS L. et JURKIEWICZ A. (1980-1981) -Studiu complex al carstului din zona (Muntii Piidurea Craiului) -Nymphaea, Oradea, 8-9, p. 31.1.-378. VANIN A. (1973) -L'lnghiottftoio dei Vallicellf-Rassegna Speleol. ltaliana, Como, 25, 1-4, p. 98-125. VIEHMANN I. et PLE!?A C. (1958) -cu Apii din Valea un nou monument al naturii -Ocrotirea Nalturii, 3, p. VIEHMANN I. et !?ERBAN M. (1961) -Vber die Entstehung der flachen und horizontalen Hohlendecken -Die Hohle, Wien, 12, 2-3, p. 72-73. WHITE W. B. et WHITE E. L. (1970) -Channel hydraulics of free-surface streams in caves -Caves and Karst, Research in Speleology, Castro Valley, Calif., 12, 6, p 41-48. ASUPRA MEANDRELOR DIN PEQTERA V INTULUI (MUNTII PADUREA CRAIULUI) Rezumat Aplicarea mecanicii fluidelor la conductele subterane (White White, 1970), susdta un nou interes pentru meandrele din nivelul de carstifioare al etajului I din Vmtului de la Bihar), asupra dirora am fiicut obserin 1959. Se descriu !?ase bucle de meandru, care au in comun trei faze de : o conducta primara reotilinie, dezvoltarea unel bucle cu adincire treptatA o adincke cu formarea unui canion, pinii la incatarea prin constituirea unei pierderi de apii. Caracterele comune pentru acest tip de meandre, denwnit rotonda, sint prezentate groafic intt-o tridimensi'Onala. Meandrele difera intre ele prin transversala a conductei primare care, alternlnd de la o forma eliptica la una de canion, sugereazii unei veriioale similare modelului dat de Deike (1967) din Mammoth Cave. meandrelor sint cu valuri de eroziune, microrelief pentru care se propune adoptarea termenului de valuri de coroziune. lntre meandre, galeriei sint mai puternic acestui microrelief cu valurile de cororziune este in consens cu ipoteza ondulatiei verticale. Date similare stabilite de Vanin (1973), intr-a pel?terii din Ltalia, permit concluzia ca ondulatia vertica!a trebuie sa fie un fenomen general a1 drenajelor carstice, care dezvolta o meandrare verticalii in conductele sub presiune, analogi!. meandriirii orizontale caracteristica-extinderii unei curgeri prin conducte cu fata libera. Meandrarea verticala poate fi explicata ca un efeot al lui Helmhol,tz, la fel cu data de Kadar (1955) pentru meandrele fluviale. Address of the author : Ing. Mihai !?ERBAN -lnstitutul de Speologie ,Emil Racovitif", Str. Clin:idlor 5, 3400 Cluj-Napoca, R'
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7 SUR LES M"E:ANDRES DE LA PE!;ITERA VINTULUI 113 Vallicelli (Salerno, Italie); par i1 repete jusqu'en details les constaoti:ons de DEIKE (196,7), mais sans a 'rriver. a la conC'lrusion claire de l'existen:ce d'une ohduta.'tiori vertianre.s exactes sur ces meandr:es; uniques idans le karst de. 1a Rownariie non en tant. que monuments de la nature, mais aussi par leur r!che contenu en informa:tio:n paleohydrologique; ' . ,, -Le5 ana'l:y'ses chimiques .oot mohtre que les de l'exurgence de la Vintului sont plus agtessives da111s la sarson chaude que dans celle froide et JURKIEWICZ, 1980). Ces aute
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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984}, pp. 117-122 CONSIDERATIONS SUR LE KARST D'ISRAEL PAR I. VIEHMANN Le travail presente plusieurs elements ca.racterisant le Karst d'Israel, en insistant surtout sur La grotte de Nahal Soreq -le phenomeme karstique le plus important de ce pays. Sont egalement mentionnees les grottes formees en sel et les cavites anthropogenes de Beit Gov.rin. Les donnees incluses dans cette note sont le resultat d'un .voyage d'etudes entreJ>['is en octobre-novembre 1982, comme suite d1une invirt:ation de Nature Reserves AuthoriltY de Jerusalem. Les roohes karstifiaJbles qu'on rerucontre sur le, territoire d'Israel couv:rent touteS les periodes geologiques entre le' miocene e:t le trias. La repartition la p1Us lwge, aililant de la nord jusqu'au bord de la Mer Rouge, apprurtient a ce qu'on appelle le .,Groupe de Judee", represent par des aalicaires, des dolomites e.t des marnes d'age cenomanienturonien. Le regime climatique qui presitle a !'evolution actuelle du relief k.larstique est de tY\l)e mecUterraneen dans les du nord et subtropical dans 1a pall"tie sud du pays. 'Le pLateau calcaire de Judee, auquel noli's aJlcms faire un plus gran-d nombre de references, se caracterise par un olimat sub-tropiiOOil de tYIPe mOOiterrn;neen, :faiJblement attenue par !'altitude. Les etes sont chaudes et arides, avec une forte insolation et des faibles osai1laltions thermiques, taru:li'S que 1-es hivers sont tiedes et pluvieux. Les caracteristiques de ce olimat sont illustrees par les do.n.nees moyenn,ets mu!Ltiannuelles "de Jerusalem (825 m d'altitu.de). La temperature moyenne ammelle est de Les valeurs moyennes mensueliLes au-dessus de 20C s'etenldent sur six mois (mai-octobre), depa::;sanrt frequement 23tC en juiLLet et aout. Les mois les plus chauds de l'hi.ver sont janvier (8,0C) et fevrieor (8,7C} . Les temperatures extremes oscillent entre -20C et (SOHRINA et ail., 1959). La quanrt:ite moyerun.e mu!lrtiannuel.Ie des preci.pitations est assez varioa'ble, en fonction de l'interva1le pris en oonsideration etant oomprise ent'4-e 530 ett 650 mm. La repartition des precipitations le lon,g-d'une annee delimite au point de Vllle plruviOIIIWtrdque deux sadsons: une seehe en ete et une pluvieuse en hiover. La secheresse d'ete comprend la periode mai-septembre, atreilgnant son maximum en juin-aout. La saison p1u vieuse propl'lelmelt1t-dite dure d'octobre .jusqu'en avril et culmine en janvier, qua.nd tombent en moyenne 130 mm de precipitations. Les chutes de neige, quoique mres, ne constituent pas un ;phenomene meteordl!o-

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118 J. VIENMANN 2 gique inhaJbituel, mais Ja oouohe de neiRe n'est pas persistante. L'humidiJte rellative de l'a.tmosphere varie en moyenne entre 450fo en mai et 750fo en jaJl'vier (WALT ER, LIETH, 1960). Dans de telloes condiltions climatique'.s, les oa1caires denudes et surtout les champs de sont tres frequents. Presque la moi.tie de la sUJr1Jace du Karst israelien est couVlerte de Les champs les plus importants se trouvent a l'es:J; de Jerusalem, dans la .partie-T).ord du pays pres des grottes de Rosh:Haniqoo, et' a l'est' de Haifa. En dehors de leur abondanJCe, ces lapies se cara:cneris.ent par une forte phytQICiOrros.ion. On en trouve de tres beaJUx exemples dans le voisinage de J enr:>alem, ou H y a des l181pies apllaltis, avec Jes cannelures peu profondes. Ma1gre l'atitude relativement basse (100-700 m} et l'abseruce d'un re'3eau hyd'l'og-r.aphique actif, le Karst d'Israel co:mprend un nombre non negligeabl.e .dJe doli:nes et d'-avens. C'est ainsi que, sur le territoire du Pare national Goren, sitnie au nord de Jerusail.em., ilous av-Ons visite l'aven de Zar It. 11 a une profom:leur de 20 m et une 1ar,geur de 8 m ; ses parois, quoique vertioail.es, son-t tapissees d'a:nbustes de FiJCus et Laurus et son fond, a l'abri .de la radiation solaire, est couvert d'une vegetaJtion luxuriante. Dans la meme zone nous avons etudie la doline de Sasa, se trouvant dans le voisinage du "K:ilbutz" du meme nom. La forme classdque en entonnoi.r de ootte doline, dont la profOirldeur est de } 0 m, est desorganisee .par 1la p'l'ese:rice 'd'une wotte. La cavite est faiibleme:Ot desceridante et porte s:Utr la 50 prem.iters met;-es les tra:ces evidentes d'une a.ctivite hydrique trahie par u:he suacession de quatre niveauX: Ma:is a la date de notre v:isi1le, en novembre 1982 tou:te la zone' etai.tt cotnpiletement' seche. .Parmi, les phenomenes karstiqUJeiS Depres entatifs ondo1t Il).'!ltiO'ill1er les de Prazim, situees c;lan? voisina,ge des ,groties er1 sel de Har Sed.om. Ces gorges plrutat un. canon, qui peut ebre visite sur 'nne longueur d'a ,,PeU pres 1 km. ll a Un profijl en ,U:",, avec UI'lle de 2-4 m au' ni-veau ?,u talweg pour 20 m de haUJbeur "'des: paroiJS Perdu dans une zone desertiqrue, 1e canon commei'lJCe dans les caiJmia:. es, des marne.:; et prerid fin en crai.Je, forma'l11t la bien connue Grortite dre la Far-ine. Etant p1aice dans la partie sud 'du pays, il ne re
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CONSIDERATIONS SUR LE KARST D'ISRAEL 119 ouverte qans les calcaires a silex d\l "'complexe de Judee" a fadlite ici la penetration des eatd de 1a mer, ciU:i oni e:lOOO.v une assez vaste cavite. Avec 1es quelques gal.eries lateraJ1es formees 'su); la direction de la fissuration secorudai.re, la longueur' de la' grotte un de 100 m. La votite est tapissee de cupU!les 'd'erosdon parti,cUllierement mesurant 45/30 em et jusqu'a 9 em de pvofundeur. Les formations stalagmitiques manqueiiJ.t. Au sud de la Mer Marte, dans le depots pliocenes de sel de Har Sedom, se trouv;e la Gmtte a Cheminees. La cavite est connue sur rme longUJeur de plus de 600 m.Durant 1es plui-es d'hiver; eHe est parcourue par li[l Ve.rilta!ble COU!I"S d'eau souterrain, auquel s'ajoUteiiJ.t l'S torrents qui s'ecou1ent des coHinoes avoisinantes ,par I:es cheminees de plus de 30 m de hauteur qui emprunte a Ia g.rotte son nom. Les formart:iorus stalagmi-tiques sont representees surtout P8ir des stalactites de ty.pe 1m:acavoni" at par des en sel. Sans qu'il soit question d'nn phenomene karstique proprement-dit, nous mentionnons encore le ,Laibyrinthe des grottes artifidehles" de Beit Govrjn, de la partie centr.atte nr. 166, dans laquellle nous avons fait des observations sur les corudiltiom d'habLtation, en determinant les tempemtures suiNantes : a l'exterieur, le 30.X.1982, a 13 h., a l'ombre dans le couloir d'acces dans la premiere salle dans la salle inferieure 25,2,C 23,3C 22,0PC On suro>ose que oes habirtations siCmter.raines, 'SOUVJent reliees entre elles par des galeries de commun1cation, ont ete excavees par les chretie:rl'S persecutes par .Les romains au cours d:u p.r.emier siecle de notre ere. La deoouverrt;e dans le meme 'reseau souter.rairi de ce qu'on croit etre des columbaJI'iums, ainsi que de plusielirs 6hambres uneraires qui abritaient j.adis des petits saroophages en pierre, omnpliq:ue encore plus la damtion et la re!OOII1:St1tution exacte des even'elllllents. Le bUit p.rindpa.'l de notre visite en Israel a ete l'etude. de la grotte de Nahal Soreq de Rasco quarry, locaJite de Bet Shemesh, distrirct de Jerusallem. La grotte est constituiee d'une saille unique, elJi.psoidale, lon,gue de 93 m. Elle a ere. par sutte des travaux d'une oarriere de oail.oaire ; e1le est ,geode Conformement aux observations prel1rninaires que nous avons fait, l'age de l(l cavite ne depasse pas le pHocene, tandis que les formations r J 1 l stalagmitiques ant pu atteindre leur maturite deja au pleistocene. On penet.re dans la grotte par l'Ln!tenmediaire d':une salle de pr:ojec t:ons, puis a,t.ravers dewr: plortes metalliq.ues. Si dans oette 'salle le alimat est agreable, hl devient di.flficilement supportable a l'interiffilr de la

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120 I. VIENMANN oav.irte a cause de la .chaleur et de la forte humidite (97-99 Ofo). La ,. 1 ,. I 'I_ I ., )'J grotte e!JaQ.t visitee :Par plus qe 4QO.QOO paf an, l'administmtipn s'est montre inquiete au des yOOidiJti;Oil1S de {!qnservatio:n de's formastaJ.agmitiq:ues. Par la suite, no.us av:ori.s fait des mesures conc-ernant la temperature de l'a1.r; en'.obtenant : .a l'exterieur, le 28.X.1982, '4 16 heure 30, a l'ombre dans la salle de projeotions dans la grotJte, au dela de l'erttree au centre de la cavite au fond grptte, dans le,point le plus bas. 26,2,C 22,2.C 23,4C 23.7C Neuf ans aupa.rarvant a la de la g.rot.ste, la temperat'y.re souterraine a ete 'de 20,o C. La difference posHtve qu'on c
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5 CONSIDERATIONS SUR LE KARST D'ISRAEL 121 pour !'atmosphere souterxa:ne. En plus,, elles s'ordonnent conformement a une fonction dont I' expression est. Q = 0,.02779 log. D + 0,076:59 Par consequent, la distnbutiqn des valeurs de la tempenatua:-e et de concentiatil:ln d.J'C02 a l'interli-tir de la Rr,otte au modele po'u:r;. )es1 caVites 'd'un: echail!Re aerodynamique signdfroatif cwec l'exteriem (gradient negatilf pow la temperature et positif pouT le taux de C02). On peut done considerer que la legere augmentatiOIIl de la .so.uterrain,e a ete favorisee par le systerrie : de a doubiLe porte et qu'ellle peut etre evHee en ouwant oes portes lorsque la temper.ature de l'exteri,eur est p1us faible que celle de la grotte' et en intensifi,ant ainsi la venti:lati'on sou1;errq'ine. En ce qui concerne les concretions et les cdstahlisations de la grotte de Nahal Soreq, l'inven'baJi.re que nous avons dresse se base Stllir la classification adopte au VI-erne Conwes International de Speleologie .term a Olomouc en 1973. Confol"Ill.ment aux term.es de cette classifilcation. la grotte comprend les forma.Jtions sui.vantes : -stalactites de type ,macaroni", -stalagmites, massifs stalagmitiques et colonnes -disques (palettes), draperies _;_ clusteri
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122 I. VIENMANN 6 CONCLUSIONS Bien que l'Israel est damine par un climat mediterraneen et Sllibtropicail, le relief karstique oomprend des formes c:Lassiques, etant depaui'V!ll d'elemen.ts spe.cirfiques aux zones tr.o;piloales . La densite reduite des grottes connues jusqu'a present {a peine quelques eeno1lai.nes) et le d'halbttude limite de s'explique par la fairble dynami:que du relief et par Tabsen:ce d'un resea:u hydrogrophique actif. Le fai t que l'ara:gonite appami.t so.uvent et eri gr.andes quantites dans la romposition des formations stalagrirltiqrues demootre que les parametres specHiques aux ,geodes karstiq'lJ.es" {VIEHMANN, 1975) jouent un role bien plus imiportant dans la genese de ce minel"laJ que la presence du strontium ou les tem!J)eratru
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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 123-130 SURLA STRUCTURE M6ROCLIMATIOUE DES SOU TERRAINES PAR ., GH. RACOVI'fA Apres avoic rappele les prindpales unites definies en climatologie souterraine, le travail presente la structure meroclimatique fondamentale des differents types topoclimatiques de cavites, en insistant sur le 'cas de la grotte Ghetarul de la Sciiri$Oara et en analysant les informations qui peuvent etre obtenues a: ce point de vue par l'etude des gradients thermiques et de l'amor'tissement des variations thenno-metriques. Le develo.ppeme!llt. que les eturle5 de S'Ol..l!terraine ont connu depuis une trentaine d'annees a mene, entre aUJtres, a la necessite d'eta:bliu: une hieralichie d'unites climatiques, a l'aide de laqruelle puissent etf'e definis les niV'aUX SU!OCessifs qui caracter.isent ies phenomenes physiques ayant lieu dans l'atmosphere des g.rottes. Dans La forme que nous avons proposee (RACOVI'fA, 1975), cette hierarchie comprend trois unites : 1. Le topoolitrn..cLt, englobant les majUI'S de masse et d'energie qui se prod!uisent .par convection ou par oonJdiUJOtJion entre l'ensemlhle d'une cav.i te et l'exterieur. 2. Le meroclimat, corresponrdant aux pa!'ltiouUtes specifiques a !'atmosphere et arux substrats des di fferents seoteurs d'une RTotte, deHmites ou non par des elements to.pographiques. Le mkroclinwt, comprena:nt les phenomenes localises dans la coUIChe de oontlaict entre l'air et les differents suhstrats d'une oavite (ANDRIEUX, 197'1 ). Les oaraderistiques topoclimaltiques de chaque grotte sont dependan tes d'une part de la position geographiqiUJe de celle-d et d'autre de sa toop!ogrCllphie, ce dern.ier element etant le decisif pom le regime de ventilation so:uterraine qui, a son tour, oo.nstitue un oritere pratique a la base druquel on perut dresser une classifiCation topoalimatiques des grottes. Ces caract.eristiques _sont pourtant surtout de nature qua-litative et pe:rme tent en prerriler' Lieu nne comparaison entre divers types de carvi.tes; e1les se montrent do.'nc insufifisantes s'H s'l8lgit de prooiser au point de vue quanti.tat.if les phenomenes qui se denooJent dans l'artmosphere sQll1te:rraine, d'arutant pJ.us. que ces phenomenes. ne sont pas les memes dans n'importe quel secteur .d'une grotte. C'est done justement pour re-

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12-l GH. RACOVI'fA 2 pondre a une tetlle necessite que nous avons illltTadru..it l a noti0111 de merodi.mat (RIACOVl'fA, 1975). La pratique des etudes de climatolo,gie souterraine a mi s en evidence le fait que, pour definir les zones meroclimatiques qui se constituent a l'in.terieur d'lllne oavite, le moyen le plus i11lustra:tdf este de determine;r les va.riiati.ons temporelles et spatiail.es de la temperatoce, c'est-a-dire la. courbe d?181!l1ortissement des amplitudes therm:iques et les gradients thermiques saisonniers. En pri:n.dpe, une grotte se divise en deux zones meroolimatiques : une zone de perturbation, qui o.ccupe .un secteur plus ou moins Ion:,!! faisant suite a l'en.tree et qui est sournise diirectement aux influence'S me.teorologiques de l'exterieur, .et .nne zone de staJbilite, dJans laquelle ces influences ne se manifestent plus et les valeurs thermo-hyd[X}ffietriques devliennent a peu pres consta!llltes. Une telle structure meroc1'imatique est oaracteristiq:ue des oavites a ventilati0111 bidirectionne11e pe.nnanente. C'est le cas, par exemjpie, de la. ,gll'otte de V adu-Criului (monts Padurea Craiului), dans laquellle les echianges attn.OS!P'heri'ques avec l'exterieur sont localises dans les premiers 100 m de galerie et deteT"minent une z.one meroolimatique de perturbation assez restreinte, tout le reste de la ,!!rotte etant ocoupe par un merool:i:mat de stabBite qui s'etend sur environ 900 m (RACOVITA et CRAciUN, 1970) des va:riartJions 1Jhem110l'Ilehriq,ues en fondioo de la distance mesuree a pa'l"tir de l 'ouverture de la RTOtte suit une cour.be exponentielltle (fig. 1), don:t l'equati
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3 SUR LA STRUCTURE MEROCLIMATIQUE DES CAVITES SOUTERRAINES 125 superpose exaletement sur zone. a meroclilmat de per.l:lurbaltion. D'autre part, les tres fa1bles eoa:M:s qui ex1stent entre les Via!leurs reelles et le mK?dele ce qui. prouve du COilDIPor.tement termique de cette zone et" par 1a suite, la c;le la dirvision de !'ensemble de la g.rotte en seulJ.emen:t deux merocLimats drl.stinats. charige !>i on pren.d en oonsiderartion une cav1te a ven-. tilatiton unidiTefctionneLle. Dans la ,grldtte de V alea Le$ului (monrts Piidurea .par les .amplitudes thermiques decro.issent d'I8JPI'es ,une fonction, toujours exponent:ene, mais avec des ,coeffidents evidemment dHferents : A= 15,29 1,007-ct (2) La vaJleur p}us faib,le de la base (1,007) correspond a un amortisseunent pLus lent des variations .de la temperarture a l'inlterieur de la cavdte (fi,_g. 2), de siorte que, rileme a une d!i.stan:ce de 300 m de l'entree, !'amplitude annuelJe reste suffiSamment ,grande pou;r ne pas pouVIOir parler de !'existence d'une verHablle zone a merodimat de stabilite (RACOVITA. COOEAN, 1977). 'In faut tourtefois que des elements spe.cifiques a un t. merooHmat apparaissent. periodiquement le long du reseau souterrain, mais il n'est pas le moment d'en diSC'llter maintenant les details. Les exemples presentks ,corr.esponden.t a des situat!ons simples. Il y a cependant des cas dans lesquels la,stnwture meroclimatique 22.0 l :; 18,0 "0 16,0 Q. E 14,0 <{ 12,0 10,0< 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0 50 11)0 150 2QO 250 300 350 Distance (m) Fig. 2. Amortissement des variations thermometriques dans la grotte de Valea Le$ului (amplitudes annueUes du cycle 1973-1974). d\me grotte beaucou!J) plus compliquee et, ju:stement pour cela. ehle permet une plus approfondie et pliUS sisRnifficative des phenomenes physiques qui se deroulent dans !'atmosphere souterrad.ne .. Nous allons discuter en ce qui suit le cas d'une ,grotte g1aci:ere, a savok celui d Ghetarul de la Scari$oara (monts de Bihar), dont la strtrotUle meroclima-

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126 GH. RACOVITA 4 tlique camprend des elements de' grande impor-tance pour l' etude. de la glaciation de ca:veme. Les probilelllS 00111cernasn.t la genese et 1a dynamique dru souterrain de gLaiee perenne qui se 1lrauve dans la grotte de -SOO.ri$oaro onit fait l'objet d'.un grand nombre de tra'Vaux et nous n'y reV-enons plus. Nous rB!PJ>elo.n.s sflllement le fait que la coriservati'on de ce depot dans les cond)i.tions d'i1.ln dimat ex'berne depoUI"Vill de caraoteristiques glaoi.adres est le resultart d'llli!1. phenomooe de sur..,retfroidissement de l'atmOSJ)here e:t des parois de la .wootte, cotnme suite d'une ventilartion bidirectinnneille intermittente active uniquement en regime d'hiver et d'un r.appolit oonvenable entre le volume de la cav.ilte et la sectiOIIl de l'Oil.lveil."lt'ure pair laquei:le ceUe-ci ,oommundque avec la surface. La distr.ibiUtion spatiale des di<\rers ty1pes moophologiques que 1a glace de caverne permet de diviser l'ensemble de la ,grotte en quatre zones : ($ERBAN, 1970) (fig. 3) : line zone glaciake, dans laqueUe la.l.:i'laCe se presente sorus forme de bloc massif; une zoneperi;g(i181ciaire, dans se developperut des formations staJlJaigmitiques 'de ,g-1aJCe; urne zone chaude. dams laqueLle la glace remlPlacee par des concretions enrfiJn, une zone de tr.ansi1tion, qui a l'a'Ven se troilvant a l'entree de la grotte. L'existence de ces zOnes trou:Ve une corresporida!l1ce partiouliere dans la structure. 'inerodimatique. de la oaVite. En premier 'lieu, la couribe I I I I I I I I I I 1 1 chaudt \ ZMI! g(aciairt V::: < J Bloc dr glac -Formations (ancr.fians Zone piriglaciair. Zone chaude Fig. 3. Representation schemartique de la dis.tribution des types moliPhologiques de speleothemes dans la grobte Ghetarul de la Sciiri$oara. d'amortisserrient des variations then.mometriques (foi.,g. 4) presente une difference notable p:ar rappol['t a:ux deux situations discutees ci-desSIUS. Il .s'agit du fait que les va'leurrs reelles ne se distrihuent p1us d'une maniere homogene le lOilig de la couxibe theorique, 'quoique l'exJpression Illl.l.iDerl(lue de i'expOnehtielle no us avons. (3)

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5 SUR LA STRUCTURE MEROCLIMATIQUE DES CAVITEs SOUTERRAINES 127 s'adapte aux amplitudes detenninees par mesure it un seuil de siJmifi cation de 10fo. On peut obsetr'!Ver fadlement que la succession .de ces valleurs presente deux d'irufleXJion, qui l'ensemil:)le de la serie en trois sootoo:ns. Il s'agi.t evidemm.ent de 2lones a oomrport.ement 26.0 24.0 a. 22,0 ., "' 2 20,0 18,0 -< 16,0 [ !5 e: "l 14,0 12,0 10,0 "' ..., .... ... g 3 ..., IS :t :t 6,0 6,0 i!S 4,0 2.0 :t 0.0 0 50 200 250 300 350 (m} Fig. 4. Amortissement des variations thermometriques dans la grotte Ghetarul de la Sciiri$oara (amplitudes annuelles moyennes du cycle 1964-1965). Trait continu = curbe fonctionnelle globa1e ; trait in,ter-rompu = courbes fonctionnelles partielles. therm.ique different, done de zone& meroclimatiques, dont la separation est .. p{l[' le :f,ait que, .pour chaoD.ne d'entre elles, on peurt oallouJ.er une fonction theor.ique qui est bien pLus pro.che reeles que la gJobaJ.e. Les trois fonctions g-&dent raJ.Lure ex.ponentie1le, ayant comme A= 24,48 1,012-ct; A = 9,49 1,005-ct; A= 4,28 1,007-ct (4) ]l est important de retend.r le fali.t que les zones meroclimatiques ainsi defin.ies se supeTJposent d'UJne man.iere assez exaote sw-1a distribution des fonnatiiOns stalagmi,tiqlllm, de sorte qu'on peut pati"ler d'un meroleil:fmat de tmnsitioo dans l'aven, d'nn meroclitma't froid dans le secteur .affecte par la glaoia-tion de carverne (massif et formati-ons sta.lagmi.tiques de g-lace) et d'un meroo1imat chaud dans la zone caldtique de la. g-rotte. Uhe teille pln.Is. etroite si nous nous ra.RIJOrtons au gradient thermique qui s'etablit dans l'atmosphere souterraine pendant l'hiiVer, c'est-a-dire au oours de la phase active de la ventilation bidilrectionnelle intermittente (fig. 5) Le modele mathematique

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128 GH. RACOVIT A: 6 de: ce gradient est une t ciof.tt!be''b0ut1iouirs dorit 'l'eXil)l"'es. sio.n est .1' t c:fl 8;43 .... 1.00 1 d 10 '(5) et Ui. sede des valeUirS reeillle5. presente dans ce cas a'lissi des points de disoontinuite, de sorte qu'OIIl peut calJooler des oout'1bes partielies pour 5.0 4,0 g .. :; 3,0 "' l!' ., "' ., 2,0 l; 1-;::: <:> 1,0 >: 0,0 -1,0 -2.0 0 -:so !!! "' i3 ... t .... >: .100 .150 200 I. / ;r I ? r / HEROWHAr CHAUD 250 300 350 Oistance (m) Fig. 5. Distribution spatiale de Ia temperature de l'air dai}S la. grotte GhetMul de la .Sciiri$Dara en regime (avril 1982) (memes explications que pour .Ia fig. 4). chaaune des merocli.ma.tlques. il y a CE!Jpendant deux element..-; nouveaux qui doivent etre souHgnes .. D'une part, le til'Ombre des zones mero cliinatiques atigilinen..te jiiJSqu'
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7 SUR LA STRUCTURE MEROC:LlMATIQUE' .. OES CAVITES SOUTERRAINES 129 f .. entre Ta rone zone cailcitiqrue les q)Je naus 'jtlS.'qu'A 4i .forme pacraooliqj,l; e .'cirui. parati entt'E(oaoocMH,atrque atf'g.t.adienf des (Y, corrl.pn's des gidQirff:tes)', Or, dans' la g.Votci{ de Scarisoard., cettedorme. ne 1se . , r # 1 \ 1 I 1 I .J qiU:e dans qtl!l. que pr'esenc;e \.ia. ./1f' ace , c;t,. ,1a est, J!'! resulta:t 'eh premier du' regime de ventiLation et' moins d:u contex:te meteoroQogique' die. . Skrts 'entrer en fioos prec1so:b.s <;jue'la structUre pa{ gradiedt. se mo<;liiie au co.urs. cLe l'e'te; q:ua.lrid' echail:ges aer6dynailriiques avec 1a suriace sont srurpwimes, en se napprochant de la forme deduite de l'amortissement des va['i::ttions thermomtTiques (fig. . c'est-a-dire avec seul,ement trois zones. Cette 'qu, fait. 1''l.lil.iformHe thermique due a 1'absence de la venthlration effraJCe ce,rtaines differences meroalimat/iques saisissatbles pendant l'hivrer, mais elle n'affecte pas la zone cai1citique, ou les valeurs thermometriques continuent a s'ordo.nner d'a.pres une parabole. Au p[us. la distributi-on paralbolique se retrou:ve dans la zone oalcitique et dans deux saisons en ce qui corucerne le gradirent thermique de la roche a!USsi, ce qui re.presenrte une oonfmnation ex!Perimentale de l'hypothese que la prsen10e de la gllace est due au sur-refroidissement des pa['ois. L'exemple de La grotte Ghetarul de la Sdiri$oara -qui n'a ete present ci-dessus que dans ses traits majeurs demon;bre non seulement que la notiron de meroalimat est une realite de la olimatJolo.gi:e souter.r:aline, mais .crussi 1a valeu:r des informat1:oos qu'on peut obtenir paT l'etude merorolimatique des Rrottes. ANDRIEUX C. (1971) -Contribution a l'etude du climat des cavites naturelles des massifs karstiques. V -Les bilans climatiques -Ann. Speleol., 26, 2, p. 367-386. RACOVITA GH. (1975) -La classification topoclimatique des cavites souterraine -Trav. Inst. Speol. ,E. Racovitza", XIV, p. 197--:-216. RACOVITA GH., COCEAN P. (1977)-Recherches climatologiques dans la Grotte de Valea Le$ului -Trav. Inst. Speol. ,E. Racovitza", XVI, p. 183-201. RACOVITA GH., CRACIUN V. (1970) -Note sur le topoclimat de la grotte de Vadu-Cri$ului -Trav. Inst. Speol. ,E. Racovitza", IX, p. 61-80. $ERBAN M. (1970) -Morphologie comparee des stalagmites de glace de la grotte de ( Roumanie) -Trav. In st. Speol. .,E. Racovitza", I X, p. 35-60. ASUPRA STRUCTURII MEROCLINATJ:CE A CAVITATILOR SUBTERANE Rezumat Notiunea de meroclimat a fost propusa in climatologia subterana pentru a desemna clima.tice pe care le prezinta anumite sectoare ale pe!?te rilor, delimitate sau nu de elemente topografke. In cu ventila\ie bidirecponala permanenta exista, in principiu, un meroclimat de limitat 9 -Theoretical and Applied Karstology 1983

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130 GH. RACOVI'fA 8 la zona ventilata !?i un meroclimat de stabilitate extips in restul P,1 cavicu 'zona de l?e foarte mult, stabilitatea climatica devine mai comph,;xa., cum se intimpia in cazul pe!?terii Ghetarul de la Scari!?oara. Amortizarea variaiiilor termometrice in functie de distanta fata de intrclre, ca gi.adientii termici din atmosfera subrterana, pun aict in abateri ale valorilor reale de curbele calculate, astfel incit se pot determina curbe mult mai adecvate datelor numerice. Pe aceasta baza se ajunge la o structura meroclimatica a pe!?rterii care se suprapune distributiei spatiale a tipurilor morfologice de speleoteme (bloc de stalagmitice de gheata !;i calcacitice) !?i care completeazii astfel informatiile privind de manifestare a fenomenului de caverna. Address of the author: Dr. Gheorghe RACOVITA-Institutul de Speologie ,Emil Racovitii", Str. Clinicilor 5, 3400 Cluj-Napoca, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 131-138 RECHERCHES TOPOCLIMATIQUES DANS LA DE PERETELE DiRNINII (VALLEE Q'ALBAC, MASSIF DU BIHOR) PAR Elena CABA, M. Le travail presente les premiers resultats obrtenus a la suite des etudes topoclima.tiques effectuees dans la grotte de Peretele Dirninii au cours de l'annee 1982, en discutant les principales particularites des parametres physiques de !'atmosphere souterraine (tempera
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132 ELENA CABA, M. GAVRU:;; 2 REGIME DE VENTILATWN DE LA GROTTE La grotte de Peretele Dzrninii se oamaJoter.ise par Uine ventbi.rlation unidi:rootionnetllle, etant parcour.ue sur toute sa longJUeuJr Pair 'llll1 CO!lN'ant d'air a direction unique pour l'ensemble de la oaJVite, mais qui change de sens selon la saison. ll s'ensui.t que la grotte doirt avoir au moins deux orurvertures. La premiere est evidemment :nejpresentee paa: 1'-entree, qui, compte tenu du sens' de la ventilaftioo, .correspond a .l'OtUverbulre i.nfer:-;iieuTe dru systeme ; l'oli\ner:hure sUiPerieure n'est pas oori.rWe pour l!.instant, rnais eUe doit etre en li:aison a:vec chemdnees de la voute de 'la gail:ede. En regirrne d'hiver, la'.'derrsite de. l'air souterrain etant inferieme a cellle de l'exterieur, la ventilation est ascendrante (fig. 1), l'air etant absorr:be A. STATIOH1234 567 8 9 10 11 Fig. 1. Representation schematique de la ventilation dans la grotte de Peretele Dirninii 'rn regime (A) et en regime d'cte (B). par l''ouvertoce inferieU.re. et refoule par oelle superieure. Dans ces conditiiOns, les tempera1Jurr'es ne_gatifVres' de l'exteriUT se tr.arn.smettent dans 1es 50 premiers. metres du reseani S'OUterrain aussi et determ:inernt l'a!JlpraritiOol des saisennieres de giliaJce. En regime d'ete, par.aJleaement a l'in\llersdon dJu Ii8iPPOrt des densiJtes entre l'atmosphere SOUrteiU"adn.e et cehle de .l'exterieur, s'.irnverse le s 'ens .de la vent11ation aUJSSi. DaiPS la zone voisi'l11e a La tJorpqgraP,:hie. des cOura.nts d'air, se 3par iJ.'apparrittion d'oo oOOI'Iant de oanvectiion, qui se SIUr. un.e trentaine ol > de metres et qui se oonsti.tue comm.e suite de l'eXJistenoe ourverture

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a TOPOCLIMAT DANS LA GROTTE DE' PERETELE DIRNINII 131 m1au-dessrus d.:e Yentreede 1a 'OOI.:imD.t! ne se pas en &&001ent que sur le1ttajef de 4t g.a,J.erie se tJrouve une sdt.uee; a tU'J,.e trop faLble de l'entree JP.OUT ,que l'air froid puisse se svffisamment pour former une cellUle de ronvrotion. TEMPE'RATURE DE L'.A!IR .Jks i diffeiWloes Jsadsonnreresi quii man1!festen t 'dans; le therm ;q:Ue dE{'Lci oaVite sont in1ses en eW:I.erice par les W,anients de temperal. l'aif vers)',im:terieur della de la valeur moyer-me de -3,7C jiUSqu'a +6,7C ala lJ?, a 4QO m,de distance. Le :mOdele marthematique t d.e ce thermiq'lle oorresiPOnd a une fonction .logaiiithmiql.ie (fig. 2), aya'tlt pour equation numerique t = 4,'63 1 0,42 d 4 (1) 1iJn:; :re,ime,.p;ete, decroissent de en a la s'lation 1? 8,7C a )a. station puis, a oause de l'appo.rt d'.air cba.u(\ vehilou1e par le courant de epnvection, la tem,pemture 5 0 \ d .,.-----2----------A----'--------:-,;----;-.II--b ....... ----q ___ .;..r;,-,...o ,,. '\ I /. / / <': /0 ,.. . -------. ,:. ---.,.._. / ,.c. _; __ C'ETE i D HIVER Q s o 100 1 5 0 200 iHL' I t _!.1 l l !0 250 I. 11 300 350 400 D lml. I : 12 Sto!ivooS Fig. 2. Distribution spatiale de la temperature dans la grotte de Peretele Dirninii en fonction des saisons. a hou'VIearti,'jusqu'a 'l.a wleur moyenne de 10,7C aru nivoou f 1 "' '-i I I"" .-_ I I .; l : l'ouvertru.re. Cette distrLbut ion des tei11fPratures penmet de delimilter deux; r ,' (f. tJ 1 1 ( 1 r [ f 1 J" 1 zones merot:olimatiques: une zone de corresponJdant ,au sec-t I ) I 1 r !t I , t, teur afieote par ile rournnt de convection, et iine zone de relative stalbilite, qui comprend le reste du trOI1c;on 'dans iequel on a effectue les mesures.

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134 ELENA CABA. M. 4 Pour le merooLimait de red.altirve stalbiilite, 1a cmwbe du JZr.adient thermique est ,une equation toujours logar.1thmique, ay,ant la forme. t = 2,2,3 1g 272,7 d (2) !Dans 1e meroolimat de per1lu1rlbatioo, ce gradient a :une' fonctiiOn ex.ponentrieUe, donrt J.'eqrua:tion est .t = 10,78 1,012-d (3) En OOIJlJl)ai'IaJit le mode de .. distrilbutiOIIl des v&leum thermometriques dans les derux regimes de ventilation, on :pout co.n.stater que l'inversement des gradients thermiques se fait par rapport non pas a la de 'la g:rotte, mais bien aJU sens de : La autgmente dans le sens des 1 oourants d'ailr en regime d'hirver et decroit en regime' d'ete. -Entre les deux saisons il y a aussi des dlifferenrces en ce qui oonoeme la grandeur des gradients thermiques, differences mises en eviderrce par les coefficients diUerents des equaltions (1) et (2) et qui m!;IDtrent une variation p1us ample de la temperature en regime d'hiver. Les fortes valeurs de 1a temper8Jture enregistrees pendant l' ete dans La statim 12 nous per_mettent de su.p-r:)oser que l'O'UIVeriJure superieure du systeme ne se trouve pas a une distance trap grande de -ce point, de sol'!te que l' .airr chaud transporte de l'exterieur par le courant descendant sur un parcours relati.vemOOJt court ne s'awroche de thenniqllle que beauJcoup plus loim, dans la zone de 1a station 4, au dela de_ kl:que11e le courant de conveotion induit a no.uveau des per:bur;bations thermiques. d'un me.roolirnat de stabil!i.te a des consequences importantes sur les amplitudes thermiques enregistrees dans le etudie. Contrairement ruu modele genera:!, 'ces amph4ru:des ne tentlieni pas vers zero, mais Slemt limitees par un paJ.ier de l'ordre de 6C, qui est determine par 1es influenoes esti.vaJ.es mentionnees oi-dessus. Par la suite, l'amor.tissement des variations annuehles de temperature COID!Prend deux phases disthmtes. Sur La premiere centaime de metres de la grotte, ce.t amor:tissement suit le modele classique, oor,respondant a une fonction exponentielle; sa forme num,erique est : A= 16,2 1,ord (4) Dans le reste du le palier dont nous avons parle n'admet J)1us qu'une fondion Lineail'e, ayant pour equation A= -0,003 d + 7,03 (5) done avec une tres legere tendence de decroissanoe de 1'amplitbude thermique (fig. 3). Ce.tte distinJction devient evidente quand Oill prend en oon siderati!on les anipli.tudes Les perturbations determdnees' par I' ; . la venti,Lrution ascendanrt:e hivernale s'amor:tissen.t le liong de la gatlerie 'selon une de forme . A= 6,25 : 1,005-ct (6)

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5 T OPOCLIMAT DANS LA GROTTE DE PERETELE DlRNINII 1:15 tarudis que, dans les ooridLtions de la ventliiation les amplitudes thellmiques s 'ordonnent' plutot d'a.pres une fOO:ctiori lineaire, dont ll'eXJPression est : ., "0 :::J := a E -a: 10. 5 0 . ..... .......... ........... .A= -0,0016 d 4-57 7 VALELRS ANNUELLES ..__.,.. REoME D'HIVER --------0 50 1111 : I II 1234 5 67 100 150 20if I I I 8 g 10 --..._______ 250 I 11-300 350 400 D (m) I . 12 Stations Fig. 3. Amortissement des variations de t emperature en fonCtion de la distance rappol'tee a l'enftree de loa grotte. (7) Une explication est id necessake. L'extension dans le temps des deux: regimes sari.sonnicrs de ventilation a ete etablie conformement aux moments d'inversion du sens des couroots d'air. Dans ces conditions, le regime dit ,d'ete" comprend aussi trois mois (mai, aout et o'C.tobre) durant lesquels la ,tempenature de J'exterieur a ete anormalement basse, ayant sans doute pour effet des inversions di:Urnes de la ventHaliion souterreine et, implidtement, des perburbatrions dans !'evolution nor-male de la telJliPe ratJure a l'interieur de la cavite. HUMIDITE RELATIVE La di'V'ersiie des sources d'eau de la grotte et de l.a variation apenodique de l'humidite relative a l'exteriew: deter.milil!ent des vaJ.eurs lieres de ce fucteur le long de la oaviie et, par la suite, d'y adapter; un modele mathematique. La distriibution des valeurs ahsolues (fig. 4) met en evidence des variations pl:us importantes dans la zone affectee par le courant de convection (stations 1..:..:_4) et une certaine tendance d'amortissement' dans la rone de re1ative stalhiJlite. Pour les mois de. tmans i,tion (par 'exemple en mai:): on peut remarq.uer des var.iations asynchrones, dru.es a l 'in'Versioo r di.ume du sens de ventilation.

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136 }jl:. 6 DE VENTILATION .. La determiifliB.Itiqp lk ,_kit vE!'I\;tiJ1at.ion ... pap:;' ;oaliouil. ;eri: pamant des differences de densi:te entre !'atmosphere et terieur (RtACOVTTA, 1975) SUIP'.Pose, comme on le sait, la mise en contact dkect des deux masses d'ak. Cetbe s:i.tua:tion! n'etanct pas reallisaible en HR (%) 100 St.1 95l 90 100 St. 3 J 95 100 St. .] . 95 100 . St.7 9.5J 90. 100 -'. : ] st : 9 95 I \ 90 II Ill IV V VI VU VIII IX X XI XII HR {"/.) ['" 95 St. 2 90 t'oo 95 st. It' 90 St. 6 [ 85 [ :: St. 8 [ 85 95 [ St. 10 90 [95 St. 12 RO Fig .. 4. Diagr.aimne des variations de rela,tiVe. fait, les va!leUJrS ainsi obtenllies soo.t constamment plus gran des que ceBes .. Le_ cal.lql,ll a <;I,es m,axima de 1a v.itesse de ventiLation de 12,1 m;s en regime d'hiver 9,7 m/s en reRime c;l',ete, tandis qu'une ''a n'a indiqrue qu'.upe vitese .de .:rrl/s au 1;p.i1Ve?Jll qe La section Ja. p1us etrqite exi$tante sur le de la Iii. est pqs..sible

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7 TOPOCLIMAT DANS LA GROT'l'E DE P;ERETELE DlRNINII calcHl a oause du fait' que, la position de l'ouverture suiped'une fa<;on exa.cte, onm'a pu evaluer qu'avec (a 130 m) la difference. de niveau entre les points extremes clu r.eseau S<>lJtj:!nrain,, Les v .aleurs aooeptees mettent polla."tant en evidence mfs 15 5 ,... .... I ......_, I ""'! I I I I g/mc 4 Fig. 5. Variation au cours de l'annee de la vitesse de ventilation (trait continu) et de l'evapocondensall:ion ( trait interrompu)' I \ -1 5 -15 I ,j I I \ ( \ / \/ I II Ill IV V VI VII VIII IX X XI XII -4 5 Ja variation saisonniere 'de la vitesse de ventilation et permettent en meme teiD(ps de preciser les deux moments annuels d'inversement du sens des courants d'air. On J):ut etablir ainsi que l'inte:rrvalle a vent:lation ascendante dure de novembre jusqu'en avril, tandis que la ventillation descenclent e se manitfeste durant la priode mai--octobre 5). EVAPOCONDENSATION Les donnees obtenues par de l'humidi.te absolue (RACOVI'f A, 1 975) demontrent !'existence du phenomene de condensation en regime d'ete et de celui d 'evapora.tion en reg-ime d'hiver (fig. 5). Le fait que l'humidite relative n'arrive jamais a.u point de saturation implique la conclensa6on surtout sur les suibs.tratums et moins dans l'atmosphere. En e ffet, l'eau de condensation aJpplar.ait sous forune de gouttes diS!Persees sur des surfaces plus au moins Hmitees. sur les parois de la galerie, surtout a u niveau de la station 6 (a environ 50 m de l'entree). Les resulta:ts des calouls indiquent des intensites sensiblement egales pour les deux phases du phenomene d'evapocondensation, les vaileurs maxima etant de l'orcJe cle 4 CONCLUSIONS Confonnement au regime de ventilation et a la distribution des valeurs dans le sectew: etudie au point de vue cUmartologique on peut distin;guer deux zones me.rodimatiques : la zone a meroclimat de pe-rturbaltion, dans laqueHe se manifeste en regiane d'ete

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138 ELENA CABA, M. GAVRU$ le oour.ant de ci>nvection af.fectant les 30 prem'iiers metres de gail.rerre, et la zone a meroclimat,de relative stalbi-1He; dbnt l'e:XItension -est'd'erwiron 400 m. L'existence d'une 2'JOne a merooli!mat de staJbillJiJte n'a''Pas pu ette mise en evidence, ma1s, comJpte tenru du develappement du researu k.alrstique, il est fort probable qu'elle se constitue en dehors du tronc;;on auquel se l"a!PfPorle notre etrude topoclima:1J:ique. BIBLIOGRAPHIE RACOVqA GH. (1975) La classification topoclimatique des cavites souterraines -Trav. Inst. Speol. ,E. Racovitza", XIV, p. 197-216. CERCETARI TOPOCLIMATICE IN PE';iTERA DIN PERETELE QIRNlNill. (V ALEA ALBACULUI, MUNTII BIHOR) Rezumat Lucrarea prezintil. rezultatele observatiilor efeotuate in cw-sul unui ciclu anual de miisuril.t01i topoclimatice in din Peretele Dirninii. Studiul climatologic a fost intreprins pe primii 400 m ai nivelului fosil al acestei s-a bazat pe miisuriitori lunare ale faotorilor topoclimatici primari : temperatura aerului, umiditatea relativil. presiunea atmosfericii. Tronsonul studiat se caracterizeazii printr-o ventilatie unidirectionalii, ascendentii in regim de iarnii descendentii in regim de varii. In aceastii ultima perioadil., curentul principal de aer este dublat in zona intriirii de un curent de convectie. Temperqtura _aerului progresiv in regim de iarnii de la exterior spre profunzimea In regim de varii se inregistreazii o a valorilor termice in sensul de ventilatie al (adicii din profunzime spre supl'afatii), dar numai pinii la aproximativ 30 m fata de intrare, dupa care curentul de convectie determinil. o ridicare a temperarturii. Umiditatea relativii prezintii valori aleatorii, determinate in primul rind de variatiile neperiodice de la exterior. Viteza de ventilatie atinge valori maxime (calculate) de ordinul a 9-12 m/s, iar evapocondensarea de 4 g/mc. Pe baza regimului de ventilatie a distributiei valorilor termometrice se pot distinge doua zone meroclimatice: un meroclimat de perturbatie, coresp\mziiltor sectorului' afectat de curentul de conventie estival, !?i un meroclimat de relativii stabilitate, cuprinzind restul tronsonului luat in studiu. Address of the authors: Elena OABA; -Mircea GAVRUS-Str. 1 Decembrie 1918, Nr. 128, Bl. D, Sc. 3. Ap. 78, 3400 C1uj-Napoca, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 139-146 PHENOMENES DE CONDENSATION ENDOKARSTIQUE DANS LES CALCAIRES EOCENES. DE LA ZONE DE MANASTIREN!-BICA (CLUJ) PAR V. CRAClUN Le travail prcsente les caracteres morphologiques, lithologiques et structuraux d'une ile de calcaires paleogenes du bassin superieur du Repede et discute les particularites d'une sources karstique qui apparait au bord de cette ile, en mettant en evidence le poid que la condensaJtion endokarstique peut avoir dans l'alimentation des drainages souterrains. Les oaJlcaires pail.eog-enes ont aree dans le karst de notre pays un rel:ie[ et un ensemble de problemes a part. En g-enerai, l'eocene calllcaire a une re.parotion red.ati!Vemenrt restreinte, maJs l!l,s phenomenes karstiques qllli s'y sont forme sont .remarqwbles, tant parr lewampleurr que par leur oamplexite. Il suffi.t de rappeler dans ce sens que dans les monts de Rodna, ou les oa;kaires eocenes oocupent des surfaces mineures, s 'est developpee la caviite souterraine la pliUS profonde de Roumanie, La Grotte d'Izvorul qui mesure 415 m de profondeur e t 9520 m de long:ueur (GORAN, 1982). La zone qui fait !'objet de ce travail est situee dans le bassin supe_: rieur dru Repede, au nord de la commune d e Manastilreni, dans le voisinage immediat du village de Bica (fig. 1). La riv i re de Repede s'est approfondie ici dans une vaste sudace structurale piemonbane, qui s'etend ecnrtre le ma&si. f volcanique de Vladeasa et les monts de Jusqu'en 1979 on admettait (MIHAILESCU, 1963) !'existence dans le secteQ.l/r ouest du Somel?Cln d'une depression conn:ue sous le nom de Depresiunea Huedin. Les depots sedimentatires qui ont rempl:i cette depression passent d'une maniere con10ord8JI1rte des oaloadres e.t des gres pa:le ogenes aUJX marnes, raorg-hles et g-res nOOig-erres. Coruforunement a !'option de MAC (1979), la composition liotholog-.ique sim:illaire a oel1e du et les caracteristiques morpholog-iques et morphometriques proohes de ce1les qui oaracterisent le relief au nord de Cri!?ul Repede sont autant. d'ele:rnen.ts qui rendent l'encadremenrt de la zone de Huedin dans lie plus proche de la reahte, sa limite sud etant marquee paa:-.La vaillee de les bassins d'epressionna ires de Manastiren1, Valeni Finiciu et le ,,go1fe" de En meme temps, !'auteur prefere la denomination de Platoul Huedin au lieu de ceilile de Depresiunea Huedin,

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140 V. CRACIUN 2 Fig. 1. Plan gcomorphologique de la zone de Maniistireni-:Bica. a C
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3 PHENOM'NES DE CONDENSATION ENDOKARSTIQUE 141 Le PLateau Panicel)!i se remairque pat un_relief plrus halllt. (600-800 in), for.temen.t fregmente et domine paJr des formes snmcturaJes, Ses conditiOins li thologiques et struollurailes ont constitue des ,facieurs fa'V'Orisants pour le develoweinent.,du r.elicl ,de ".boutQ'rmiere. Les formations pall'fogenes,. tepresen.tees par des . aJI'l.$les; .des mames et des' gre!) Jill alternaniCe avec epB:is de ccrliyaires, opt permis a l'eros.i on fLuvtail.e, d e modeler des vallees prorondes, flanques de vers.ants alb:rupts qui pren-. fin dans leur partie sup&ieure .paJr des corniches erosivo-stnroture:les. t I l ' de Ja :firequence des horirons de roohes dlutres (J;!Tes et oalcaires) .vers la ;;ur:tace des depots s'est repeooutee dans la monphologie du reil..ief et nota.hunent des ve:rsaritS, le profil de ceux-ci etant dena'l11ge de lieu en lieu pair des banquettes stru10tunallesc . Les on.t precede la sedimentation pail:oo.gene ont determine une disposition. dres ceux...Jci focman.t des CO!Uches de grande epaisseut dans les ai!res et bien plus mil110es sur les proeminences du relief. Une de moulage a pris ainsi na'issance, .l'inolinaisdn deS couches etant PLus 'grande profon.deur. En gen&-aJ., les. de .surface ont un pendage mono!Clina!J. le Poditandi.s que les couches de profondeur SQirlt inclines en sens radia.ire, en la soi-te les bombements looaiU:X. La zone de Bi'ca fait partie de ce q.u''Oih a;ppelle les boutonnieres sim.ayant un profiT transveTSal' eh"'it, .et des versap.ts .abrupts. Si.tue a UJne altitude de 800-850 m le lambeau de callcaires eco.cee1ka.istiques et eviU i ffilt taus Ies affleJ;riques a ete p1us intense. Ses consequences se tiaduisent.-par 'le caractere plus a Jbrupt ver:sants et paT une erosion. diffemenciee plius accentuee .des roohes. C'est ainsi les couches rriolles qui se aU:-dessous des oal.oaires ont ete peu a peu :et ceru.x.-d sont restes s,uspendus, en s'effondrant bord de cette plate-]ocme :s-truaturaJe . L'un part.icu!lier que pose l'.e1JUJde de la zone de oolui; l?Q-riRilne. des ealllx de 1a source de Bioa, o I

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142 V. CRACIUN 4 af:flluent de gauche de la valee de $i.pot, trihutai-re a son tour de Cri$ul Repedie (fdlg. 1). Tel qu'on l'a :montre, toutle paquet de ooUJChes qui' fOI"lDent la coLline de Friillou a un faibie penda(g'e vers le nord-ouest. Le draina!Re 'des eaux suH evidemanent la meme direction, dans laquelle se trouve la source actuelle de Btoa, qu'une ancienne resum,g-ence, pl, acee un "peu plus aru n10rd. Les observations que nous avons entreiprises nous .ont attire !'attention sur la remarqualble constance du debit de la sour.ce de Bi.loa, qui est de l'on:lre de 1 1/s. Les gens diu pays nous ont d'aHileurs oontfirme que cette source ne tarit jamais. On doit noter des maJintenanrt que la confotrmartion de la cO'lilii.ne de Frincu, ainsi, que la position et l'alti.tude les couches caLcaires et de la source de Bi10a exduent tout apport d'OOIU. d'un aUitre bassin phiqrue. En dominant avec sa harutte!m de 85-0 m le perimetre envkonnant, qui des\Cte:nd jrusqru.'a 45.0 m d'altitude, ,cette colHne constitue un vrai temoin d'erosion, dont les cours d'eau lateroox se trouvent de plus de 300 m au-dessous de la sounce de BiJca (fig. 1). H nous reste dol11C a supjpOser que 1es eaux de oette souroe proviennent des preciJpdtations atmoopheriques. L'idee est tentante et trouve un appui dans le fait que 1a zone en question se tr.cmve dans le v.ois:iruage d'uil!e des regions les plus riches en precipitations de notre pays celle diu massif de VM.deasa. Mais cette sll!Pposition devient improbalble liQsqu?on diQJt mettre d'accoOO. 1a constance du debit de la SO'UQ"Ice de Bioa avec des lon:,gQies periodes de secheresse catr, au cou:rs meme de nos rechenches, on a enregi.swe au moins deux mois (septemibre et octobre 1982) oom'Pilerement depourvus de preciiPitations. La seu:le exrpli1cation qui peut etre prise encore en consideration -et nous oro)liQns que c'est aJUSsi le faoteur le plrus impQII"Itant, sur lequel nous voulons insister -est la condensation endokarstique qui se .prodJuit dans le resoou de fi&sunes dru. masSiif aa: fuaJ.re. Itl va sans dire que, dans le stade actueJ. de nos observations (q:ui serorut OOlJliPletees ulterlOOTement par des mesures aa:wrOIP'riees), cette e:x;plioation reste hypothetique. Elle peiUlt etre porurtant soutenue par deux cate,g.ories C0!11Cern.ant d'un cote l'aboonce categoriqUe de toute possilbi.fite d l!lilimenrtation de La source de Biaa a partir d 'lnsru.rigen.JCes ou des infi1l
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5 PHENOMENES DE CONDENSATION ENDOKARSTIQUE 143 meteorologique de C1ud-Napooa (350 m d'adttt:Iude abso1ue) pom !'inter.:. va:lile 1961-1967 = 19,1C; ., temperat:Iure moyenne a la station de (1450 m d'a'ltitude absolue) etablie. dams les memes condi-tions= 13,5C ; gratl:ienf altritudinad de te:mpeJ'IatuJre = 0,5C/100 m ; 'tem(perature moyenne a 800 m d'altitude: t= 19,1-BOO-35.0 0,5 = 16,8oC 100 diensite de l'air, caJ.cil:lee d'apres !'equation (RAcOVI'fA, 1975) d = 0,4645r(P-e)+0,28o86 e 273 + t dans laqueJJe P =pression atmosphernqrue, soit 690 mm a 800 m d'aiLtlitJUde, e =tension des w:peurs, soit 10,1 mm a l'exterieur (.POUJI" une tempemture 'de 16,8C et une hum.idite relatirve de 700fo) et 8,0 mm dans les researu de (porur rune temperarture de 8,0C et nne humidite relratirve de 100 Ofo), d= 0,46451(691)__,10,1) + 0,128:86 ,1 273 + 16,8 = 10,998 kg/me a l'exterieur et d= 0,46451(1690-8,0) +0,2886. 8,0 273 + 8,0 = 1,1356 kg/me dans !Les fissures ; vitesse de ventilation, etablie a l'aide de !'equation V = v 2 'gl(ds -de) ids CLans laqueHe g=aoceleration de la gravitation (9,81 m/s2), ds=densite de l'air dans le researu de fisswes et de = densite de l':ailr a l'exterieur : V 2 9;81r(1,1356-1,0998) v = 1,1356 =0,8 m/s -debit de la venti.J.ation ooruterraine, en estimant la deru;ite de la fissuration a 16 m/m2 1a lar.guoc moyerrme des fissures a 0,05 m et la surfarce dru masH caJcaire a 250 ooo m 2 : Q = 16 ,05 250000 0,8 = 160000 m3/s ; humidrite absolue, dont 1a formule de caJ.cUJl. est (RACOVIr:rA. 1975) f = e 289,38 f = 10,1 289,38 = 10,1 ,g/ms 273 + t 273 + 16,8 a l'exterieur et ir f = 8,0 289,38 = 8,2 g;'ms 273 + 8,0

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144 V CRA:CIUN 6 dans Je resean..t de ifiSSIUres ; -quantite d'eau de condensation= 10,1 ..L 1,9 g /ltri:J'. 0;002 kgjm3: . Le debit theorique. l'eau qui' wut prend!i-e naiss<ce prur corlrlensation end!okarntique aJU hivearu de du de fiisuTes du massif oolcaire est done: de 160000 'o,.oo.2 '320 1/s. Il est evidJe.nt que le resultat de ce calrulne peut ;pas etre pris oomme tel en consider'ati()n, car .il est s-ujet plusierurs corrections, concernant s1urtout lra s'lllr'faJCe tOtale de fisSIUies mwertes pair lesquclles peut se re.all:iser la ventilation sauter:raine et,-par carisequent, le debit des aerodynamiques. En effe.t, H est pre:tiq.uement imposs:ilble que le rese.aJU de fissures representent '\In systeme. entierement foDJOtionn. et vers un J>oint final unique, ;pair de Bica, de t3orte que le debit de l'eau de condensation es't fonterrl.ent si1res'time. Un cruouJ est pburtant jU8tiHe, .oar il donne une image sur la capacite du maSsif caloaire au poirn.t de Vue de' 'la oondensatllon endcikarstique; 'en' demontrant ainsi que les partiouJlax.ites physiques de ce massif son.t parlaitement compatibles aiVec le .oonditionnement. theorique du phenomime de condensation. En somme, Dout en a:dmettaln.t que .la source de Bica a nne orirn.e compl,exe, dans laqueJ.le l'iruf:iltm.ti10I1. des predl)ilbartions meteoriques ne op'eut pas etre nous considevons que le larrilbearu de oa1oaires eocenes de 1a zone de Mfmiist.ireni re:presente, par sa position isolee et par son hoot degtre de fis:sunation, un exemple 11lustra'tif 'pou;r le que la oondensart:ion enrlokarstique peut a'Voir dan:s des draine!:ges souterrains. BIBLIOGRAPHIE GORAN C .(1982) -Catalogul sistematic al din Romania 1981 -Bucure!jti 496 pp. MAC I. (1979) -Relief-ul de butonierii din Huedin -Stud. Univ. ,.Babe$Solyai" -Series Geol.-Geogr. 1, 1979, p, 63-78. MIHAtLESCU V. (1963) -Carpatii de Romaniei -Edi-. . . tura $tiin\ifica, p. 309-332. RACOVITA G. (1975) -La classification topoclimatique des cavites so1iterraines -Trav. !ns .t. Speol. ,.E. Racov.iJtza XIV,-p:!l97-21. FENOMENE DE CONDENSARE ENDOCARSTICA IN OALCARELE EOCENE DIN ZONA: : MAN'ASTIRENI-BICA' (CLUJ) Rezumat Lucrarea de fata abordeaza problema fenomenelor de condensare ce se produc in reteaua de fi.suri a calcarelor paleogene-din superior al Repede anume in zona Manastireni Bica.

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7 PHitNOMENES DE CONDENSATION ENDOKARSTIQUE 145 litologice !?i structurale ale zonei amintite, incadratii in Podi!?Ul Panicenilor s-au constitui.t in factori c e au condus la dezvolbarea unui relief tipic de butoniera. paleogene reprezentate prin argile, marne !?i gresii in alternanta cu pachete groase de cakare au permis eroziunii modelarea unor vi'ii adinci incadrete de ce se termini!. la partea superioara prin corni!?e erozivo-structurale. ln zona Bica, luatii de ca.tre noi in cereetare, petecul de calcar al dealului Frincu se glise!?te situat la altitudinea de 800-850 metri, cu o de cca 2,5 km2 Dispus aproape orizontal calcarul prezinta o fisuratie puternicli reguJata, asemanatoare unei adevlirate reti cu1are. acestei remarcabile, precum !?i pozitia a caloarelor ne-a condus 1a abordarea !?i cercetarea fenomenelor de condensare. Consideram c a am reu!?it sa dam un rlispuns la problema apelor izvoarelor din regiune pe de o pal.'te, Pe de alta parte unor concluzii de ordin general fenomenele de condensare in carst. Address of the author: Dr. Valentin CRACIUN -Institutul d e Spe o logie .,Em i l Racovitii Str. Clinicilor 5, 3400 Cluj-Napoca, Romania. 10 -Theoretical and Applied Karstology 1983

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Theoretical and Applied KafStolo'gy, 1 (1984), pp. 147-152 SUR' u:s CONDITIONS HYDROGEOLOGIQUES DES ACCUMULATIONS DE BAUXITE' DU PLATEAU KARSTIOUE DE -SCLAVUL-(MONST PADUREA CRAIULUI) PAR A.diURKIEwiCZ, Sur la base des etudes hydrogeologiques, completees par des ni.arquages a ka:Ceurs ef!iies observatiOI15 hydro-meteorologiques; on a etabli les ,direptions. d'ecoulement des eaux -souterra4J,es c;lu dans lequel se le. gisement .. de bquxiJte d'Albioara, tout en proposnnt des solutions pou'r Texp.J.oi'tation de ce gisement dans des conditions r-isque h)rdr9geologique Les gedl<>f!i(}'l1S entrepdses dans 'la partie sUd : des mon ts Pa:lrurea Cmiului par PATRULIUS et al. (J974) et prur MUN'l'HDAN.U et GUG (1976) ont mis en evidence d im:portantes accumulations de bauxite a de la cime Scaunul Craiului, sur la bordure orientale -du plateau karstiquede SclaVI.'ll la zone d'Atb'ioara. : i.e platea:u karstique de Raca$' L Solavul Pie$ se developpe a une altitude de 450 m, etant limite au' nord et a l'ouest: pcir les de la vahlee de Vida, au suJd. par les1 terrains: senoniens de' la ; depressi-on de et a l'esrt pat 1a. vallee de Viduva et la cime ...:.._ ...:....:. Scaunul Cr.aiului, au relief pluseparpille laquelle .il se raocorde ,progressivement. I La morphologie de la zone a' fait I' objet' des recherches. entreprises par -RUSU (198l)?qubpub.lle tine-partenant a l'autochtone ,de ,ayant, a l& _les d<;>lqmites, les calcaires et les schistes : argileux et les calcaires redfogenes massifs : 9-u.: ladinien -qui dans le thassin superieur de V:ida .(Fig.. 1). Sur ceux..,cise superiPOSe d'u,ne maniere_ discordante une .pile epaisse de dep6ts jurassicrues_, consfitues de gres quartzitiques, argiles et breches ca l tait'es (Hetangien Sinemur!en inferieur) a partie rieure;:I>uis d'uh 1paquet1 surtout! calcaire : forme de calcaires a gryphees,

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148 I. al, 2 calcaires a cherts et marnes a intercalations de calcaires du Sinemurien superieur Toarcien, de marnes, calcaires marneux et calcaires oolithiques du Aaalenien -Callovien inferieur et de calcaires :massifs et stratifies du Callovien moyen -Tithonique. A la fin du jurassique, l'autochtone de Bihor a ete exond, son emersion, marquee par le paleokarst largement develappe sur la surface des calcaires tithoniques, menant a :l,fnE? fissvra1;ion rdes depots jurassique, que les eaux ont intehsi'Vement 'exploite tard dans J'etablissement des drainages. 'Les cavites. Jpttr suite de l'erosion e.t de la corrosion ont ete avec-drq.. qJ.ateriel a partir duquel se sont ultedetirement .formees les bauxites. Toujours durant le Neocomien, sur ces bauxites se sont deposes des calcaires a o'haracees et gasterQpodes puis .enlBarremien des calica.ire&, stratifies a pa'Ohyodontes. La suaoession du cretace de l'autochtone de Bihor prend fin dans la zone avec des marnes grises, subordonne des ca!l.caires et des gres (.Aptien). par:tie sud-ouest du plateau, les depots de l'autochtone de Bihor sont ohevaUJCQ.es pat les breches. de. roches cristallines, les conf!lomerats, les' schistes et ,gres de la n.appe d' Arietandis que 'dans 1a ,partie sud i1s ;sont oouverls transRressivement rpar des conglomerats, des gres et des marnes senoniens awartenant a la depression de Beiul?. Les, depots quaternaires sont rJ)resentes par des graviei:S, des &a:bles et des argiles. Les .processus de ; karstification l ont. genere dans la masse, des calcaires de nomhl,-euses formes exo:.. et endokars1Jiques, .pal'llli: lesquelles on remarque les oha.Ill\Ps de dolines de la zone de ScliCll\T.UJ. et l'a:ltgnement de ponors qui jalonnent 1a Jhnite d'entre les terrains kar:stiq11es et non-ka.:rStiques de l'ouest du plateau (F1g. 1). Dans .Jes fi.ssures et les eavites des roohes fcarbonatees sont localisees d'importantes accumulations aqq.iferes, alimentees, t-ant par les precipitations atmospheriques que par les cours d'eau !Permanents ou temporaires qui se forment sur le versant ouest de la cime Hodil?anul -Soalunul Ovaiului, cours d'eau qui s'infiltrent totalement par .des ponors des qu'ils 1 arri'Vent J sur les terr1ains oa.Loain'es. Ohaque oours, de sUrface s'est forme une microdepression de capture karstique pre Ville d'une marche antithe.tique, a a.a base de laquehle l'eau dis]!)amit sous' terre par une grotte receptrice' access1ble din Urzici, Peera de la Cantonul Pireguz, Pe9teva Lander) ou d'a1luvions (Ponorul Ponorul Ponorul Hulpii, Ponorul Ponorul Birchii). Dans .le cas des cours-tempotaires,. rdont la mktodepr:ession de capture karstique se trouve a ses debuts, l'eau s'infiltre d'une maniere diff'llSe a travers des allUJvionsqui s'laiOCUillUleht lentement. Le gisement 'de bauxite 'd;Al!bidara est situe dans' 11e bassin' de la valle de Badana (Jofi), va!IJee qui auj()Urd-hui: fossilisee et materiaUsee dans sa partie inferieure 'par une chaine cle dolines, flanquee de versants 'indiqtiant l'anclen trace v'ers le vets 1e bassin de des e
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L .. E G N 0 E ,La var \ ;V a c=J h c:;:::::J f V ', "'-./h(t0.sc;' G!:> c' b ..A.. ( .......... v d / e -m n _, 0 Luncasprie 0 0,5 1km Fig. 1. Came hidrogeologique du plateau karstique de Racar-Scl.avul Ple!? (l a geologie est cmpruntce a PATRULIUS et coll., 1974). Qh -holocene; Qp -pleistocene ; sn -senonien ; ap -aptien ; ne + br -neocomien + barrcmien ; cl -th -callovic n moyen -tithonique ; aa-clt -aalenien -callovien inferieur; si.-1-tc -sinemurien superier -toarcien ; ht + si1 -hetangien + inferieur; ld -ladinien ; -werfenien superieuranissien; P -permien; a -roches karstifiables; b -roches non-karstifiables; c -limite geologique; d -fai.Ue; e -ligne de charriage; f -cours d'eau perrnanenrt; g -cours d'eau temporaire; h -formes exokarstiques negatives (dolines, uvales); i -grotte; j -aven ; k -carriere ; l -source ; m -sour.ce a degagements de gaz ; n -perte d'eau ; o -direction d e deplacement des eaux souterraines etablie avec des traceurs ; l -Avenul Jiloasa; 2 -la source de canrtonul Vida; 3 -Vi z u I ; 4 -Vi z u II; 5 -la source de 6 -Pononul de sub D Linzului; 7 -din D. Linzului; 8 -la source de ponicioara; 9 -din Urzici ; 10 -la source de Marchi!,i; 11 -Ponarul Marchis; 12 -tera din Preguz; 13 -:-la source de Ni!ioara; 14 -la source de Fin tina Rece; 15-Ponorul Fintinii Reci ; 16 -Ponorul (Merisorul) ; 1 7 -Pestera 18 -la source de Badana; 19 -Pestera Lander ; 20 -PonorUl Birchii ; 2 1 -Ponorul Baia Ni. tului (Inter A-B) ; 22 -Ponorul Pisica ; 23 -Ponorul Albioara; 24 -Avenul Nelu Metila ; 25 -Avenul Duti Chioreanu; 26 -la source de Valau (La Cruce); 27 -la source de Re<:e; 28-Izvorul d e sub Ritul Domnesc; 29 -Fintina Nulii; 30 -la source sous-thermale d e de Vida; 31 -Izv0rul Albastru; 32 -dm D Girbovu; 33 -Ponorul Hulpii; 34 -Ponorul Carbunar; 35 -Avenul! d e sub D. Osoiu; 36-din Copaciu Mindru; 3 7 -Avenul de ling{l Po!li!ltAut din ::::opaciu Mindru; 38 -din Dtmbul 39 -din Dlmbul Mic; 40 -Pietroc; 41 -Po!)istau l din Dimbul Negri!.

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1! CONSIDERATIONS HYDROGOOLOGIQUES DES ACCUMULATIONS DE BAUXITE i49 fortement fragmenre par de nombreuses captures karstl.qu, ce qui po.urian t de pouvoir reconstituer l'tancien trace du cours. principal et des affluents. En vue d'etablir les directions d'ecoulemerut des eaux souterraines alimentees pa
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. In " '70 :510 450 .Ill 390 "' ;; a: 330 ,., $2, L u l.) 0 z s J. 5 30 2! ,a; 0 "' !!:! _1ii '"-"' 1:) u "' I MAl I. ORA!;>EANU et al. I ('\ i \ I I . I I I L'31 ( I . I \ \ \ \ . Fig. 2. Courbes d'arrivee des NaCI, mr et a la de Toplita de Vida et cou rbe, de variation du debit de la resurgence. e;,o Boo 1 100 h 2100 "2500 2900 .. 3400 3600 4200 .4600 sooo -llme(hl Fig . :3. d'ar.rivee du trncelir Iri"-ED'l?A a la de, Toplita de' Vida.

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5 CONSIDERATIONS HYDROG:LOGIQU'ES DES ACCUMULATIONS DE BAUXITE 151 des chances pout tr;ouve r une entre'le sy;steme .Ciur-Ponor -,connu en' et le1 Toplita de V1da, en cours d explor,ation. Sur la vallee de Topli't;a de Vida, d'une maniere ascensionnelle par rapport au systeme de fractures formees dans les de l'autoohtone de Bihar a la suite du chevauohement de lit nappe d'Ariel?eni, appa11ait une source avec .une teinpera,tur.e de 22,5C et un debit d'envkon 7 Vs .. f\.ru, point de vue ,compositioh chimique, l'eau de source est bicarqonatee calcique magnesienne, avec une mineralisation ties faible, identique aux eaux du systeme aquifere karstique du 'plateau de -La source presente de forts degagements _de gaz ayant la composition suivante : N21= 82;22530/ 0 02 = 12,1457%, Ar 0,5378% et CH4 = = 0,000606% volumetriques. Des degagements de gaz de moindre ampleur ant ete egalement observes a la sources de Carutonul Vidia (t=l>2,9C, Q 3 1/s). Le perimetre minier d'Albioara est or-iente nord-sud. Les travaux projetes en vue de son comprennent des g-al'eries ex
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152 I. ORA:?EANU et al. CONSIDEI:tATII ASUPRA CONDITIILOR ALE ACUMULARILOR DE 'BAUXITA 'DIN PLATOU!J OAiRSTJ:C (MUNTII 'PADUREA CRAIULUI) Rezumat 6 Platoul. carstic din P,artea sud-estica a Mun\iior Pil.d1:lrea I Craiului este modelat in calcare tithonice cre:tacic inferioare cu gresii copglomerate cuar\itice jurasic inferipare in baza, depozilte bine eviden\iate in limioteaza la est dezvoltarea platoului. Cercetariie' geologice efectuate au .pus in evldenta acumulclri len.tilifO:rme bauxita in' depresiunile paleocarstului dezvoltat pe calcarele tithonice. Platoul este lipsi.t de scurgere superficiala, iar cursurile de apa care se fprmeaza din care cad pe rama estica necalcaroasa a platoului infiliri 'subteran imediat la intrarea in zona carstica prin numeroase ponoare. Marcarile cu trasori (indiu, fluoresceina, rhodamina, NaCl) efectuate in aceste ponoare au stabilit ca apele subterane se spre resurgen\a Topli\a de Vdda,' interseoteaza lucrarile miniere proectate pentru deschiderea zacamintului de bauxita Albioara mil.resc considerabil riscul hidrogeologic in saparea acestor lucrari. !n vederea diminuarii acestui rise, propun deschiderea zacamin.tului printr-o galerie de coasta. Addresses of the authors: Iancu Adrian JURKIEWICZ, !ntreprinderea de Prospectiuni Geologice $i Geofizice, Str. Caransebe!;i 1, 78768 Dr. Emilian GASPAR, Instit'l.ltul de Fizicii $i Inginerie Nuclearii, CP 5206 ; Prof. Dr. Iuliu POP, Institutul de Inviitam'int Superior Baia Mare, Str. Dr. V. 62/:A., 4800 Baia Mare, Romania.

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Theoretical and Applied KaTstology, 1 (1984). pp. 153-164 HYDROGEOLOGICAL STUDY OF DiMBOVICIOARA PASSAGE BY I. AL. BULGAR, E. GA!>PAR, N. TERTELEAC A comprehensive ilYdFog.0logica). study was performed in a 230 km2 essentially carbohatiC area of Piatia Craiului massif. Based upon the cLassical hydrogeologic research, the microteotonic observations, the radioactive and chemical tracers and the hydrometeorologicai data, the surface and groundwater balance is calculated, the hydrogeological basins of the main sources are deli111itated, the between infiltration and surface drainage is es.tablished and the underground water resources are caLculated. 1. INTRODUCTLON The syncline area developed between Leaota and Bucegi massifs on the east and the crystalline massif of Meridional Ca:rpa1lhians on the west, geologically known under the name of D,imbovidoara passage, and including two distinct geomorphological .units namely Ruciir-Bran passage and Piatra Craiului massif, has the' shape of a f.an wide{l.y opened to the North, to Bra9ov depression and closed to the south by crystalline basement uplift in Dr.agoslavele area. The passage rough relief, having the western side raised in the Piatra Cr.aiuhri massif, has a structure consisting of a succesion of synclines and antichines sbroDJgly divideQ by transverse 'faults, formingthus thu.'ee large tectonic de!Pressions: Bran, Poduil Dimbovitei and Rudir. The present geological and structural image of this area, schematically represented in sketch no. 1, is the result of syntheses made by PATRULIUS (1969)., PATRULIUS et al. (1971, 197, 1974), and POPESCU (1964'-1965). The crystalline basement of rt:he passage has a continuous dipping to the north, interrupted by a transverse uplift area along the alignment Coaciiza Valley -La Om peak. It supports Jurrasic and Cretaceous deposits, having in their lower half massive and stratified, highly fractur.ed limes-tones, 700-1200 m thick, of Kimmeridgian-Tithonic age. Two horizons having a maximum cumulated thickness of 100 m, including marly limestones, sandstones, microconglomer-ates and marls (lower Callovian-Bajocian) and massive limestones; marly and g-resous limestones with cherts (upper Callovian-Oxfordian) are discontinuously developed between the crystalline shists and the limestones. The 1cretaceous deposits have a succession consisting of glauconitic Emestones, bioclastic marls and marly limestones (Haute-.

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154 I. ORASEANU et a!. 2 rivian), marls and marly limestones with reef limestone lenses (Barremian), marls and reef limestones (Jower .AJtjtian), limestone COillR'lomerates, polymictic conglomerates and limestone breccia (upper Aptian). The final part of the Cretaeeous has a transgressive character and includes massive sandstones, polymictic conglomerates, :carbonatk and micaceous sandstones alternating-with siltites (Vraconian-Cenomanian) clayely (Turonian-lower Senonian), clays' and coi'llg-loinerates -(uP!Jer Se:iwnian). To the north-east of the ,passage there are eocene deposits represented mainly bytmarls and secondarily by conglomerates and limestones. Sands, gravels and Quaternary days have a local development. 2. HYDROGEOLOGICAL ZONES OF DiMBOVICIOARA PASSAGE The stratigraphic co.mplexes in the Dimbovicioara Passage have been distributed 'into 4. hydrogeological zones, according to their geological hydrological characteristks : Zones of aquiferous accumulations of great extension, located in carbonatic rodcs; -Zones of aquiferous accumulations of great extension located in consolidated detritic rocks ; Zones of unimportant or absent aquiferous accumulations. The great extension aquiferouso accumulations located in carbonatk rocks zones include the development area of the deposits. of low Bajocian-Callovian age, medium Callovian-Oxfordian .age, Kiinme:HdgianTithoni!C and Hauterivian ag-e ; these deposits are loc<.tted at the bottom of Dimbovicioara passage sedimentary series and they are transgressive aooros the crystalline shists 1of the basement. rhe aquiferous accurouJa tioES are located in the kars:tic voids and cracks of the carbonatic deposits. The zones of great extension aquiferous located in consolid9-ted detritic rocks occupy the lar.gest area, and incLude the upper Aptian, Albian, Vraconian-:-Cenomanian age terranes, mainly represented by conglomerates and sandsrtones. Water accumuLation and circulation through depOsits occurs in' croacks and intr.ag-ranuLar spaces.' As there are, no impervious rock packets with l"e,g"ional development between the 'carbonatic deposits and the sandstone-conglomeratic ones (1the Barremian marls and low Aptian marls are thin and ,of local extension) the two hydrogeological zones form a unique aquiferous system, having a direct and permanent hydr:mli.c connection. 1 The aquiferous system water rechar,ge is acquired mainly from predpitation and secondarily rf'I'om surface .waters, from the crystalline frame in .. the pasSiage southern part, wich infhltrate totail.ly (Fundatica Valley, Crov, Valley, Rata Vialley), or partiahly (Cheia, Ghimbav and Rudarita V:aHey) through alluvial deposits in river bed to. the limestone or sandstone-cbng1omer.atic sub-layer. The precipitation that fall on the limesone ridge and slopes 'of P:ia.tra Cri:dului and Gllma Ple!ilii primarily infiltrate alm:ost dir:ectly on the outcr.op surface of the limestones, the sandstones, the cong-lomerates 'and secondarily, after a short

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HYDROGEOLOGICAL fJF 1 PASSAGE 155 a.I)q a. -sno;rt .rol}te1 r thrqugh ,sinks _, Seaca ,: alilP. Jzveruhli, Valley} .. : l';he system is-_gfja series of.sources (Tplble 1' ,as for example. : 11able i The main-,sources of the .DimbQvicioara Passage Denoihihatian r I{ydrograptJic bLsin of Birsa : Valea Ptiipastiei sources Toplita source Mag.ura I source Mii,gura II sowx:e The sources near l,Jlmului Valley and Coaciizei Valley junction Valea Sbircioarei sources .Valea lui Nenu source Gilgoaie sources on the Ulm Valley Valea Gradi!;tei sources Valea Moeciu 'sources (La Cascada) Hydrographic basin of Dimbovita River La Gilgoaie sources on the Dimbovicioara Valley Cheile de Jos ale Dirnbovitei sources Plai sources Uluce Cave source The source located in the fronrt of Uluce Cave Valea Izvorului sources 1 Cumularted discharge. .I Di:;cl)9rge 1/s. 790 1 ) 100 15 5 30 I) 25 1 ) 7 10 8 50 320 I) 800 1 ) 50 40 60 20 t 2 The water muddied in the abundant precipitation period. :}. Pollution danger. 4 Optimal conditions for collect. 5 Hard conditions for collect. 75 % collected Collected Collected Collected Uncollected 4) Uncollected "> Uncollected"> Uncollected 1 ) Uncollected"> Uncollected 1> Uncollected 4) Uncollected 5 ) ') Uncollected 2, "> Uncollected"> Uncollected"> -The springs in Prapasltia Valley. The sources of Pdipastla basin have a yearly medium cumulated filow rate of 790 1/s and radially concentmate the waters infHtrated from the bottom of the limestone slopes of Piatra Craiului massif curving area and partially waters from. Platra Midi and Magura area. springs appear both from limestones and from conglomerate:!, in a highly fractured and folded area. They are in a degree for water supply of town. T:eoplita spring. It js locaJt :ed on northern slope of Piatra Craiulll;i syndi!le, some 1,5 km away from town. It emerges from colluvial depoS.its, having a yiekl of. some 100 1 / s and dischal! the waters from the flank of Piatra Crai'\llui syncline using Toplita. fault and i.ts breakage area as a drain for the .a6cumt.ilations discharne. It is collected for town water supply> ---', 1La Gilgoaie" sprinlgs: TheSe ; spi'-irirgs 'are' l6cated. on the r.i.!ght side. oif. Dimbovidoara creek, about 1 km upstream-the junction with

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156 I. ORASEANU et al. Muierea Valley and emerge in a b'ilghly tectonised area, from the bo-ttom of a Neojurasic limestone deposit, covered by Hauterevian llmestohes and Barremian .. marls. The group is represented by 4 springs disposed on a 30 m distance, having a ltotal flow rate of albourtl' 50 .Us ancl sents the southern end of a spring line extending upstream on about 400 m up to the point called "La Bile". The springs along this line are temporary or permanent, with a curimla:ted .flow of about 20 1/s and some of them release gases having a composition similar to that of the atmospheric gas (N2 = 77%, 02 = 20,70/o, C02 1.04%, Ar = 0.916%, CH4 __ 0.0 1120/o -percentages). -The springs of Plai. They are located immediately downstream the Valley and they represent partially the reslll\gence of the waters infiltrated. through the sinks on Valley (CONSTANTINESCU, 1976). They come oUit on bedding planes of the Neojurasic limestones and are represented by a permanent source having a medium flow of 50 Vs and an overflow located about 10 m upstream. -springs in "Cheile de Jos" of Dimbovita river, are. located on the southern end of Dimbovicioara passage on both sides. of the river, between the junctions with Cheia Valley :and Ghimbav Valley, 'on a distance of about 2 km. By these sources, that are to he !found dose to the boundary with the crystalline area, in a highll.y tecton'ised environment where the crystalline basement together with the sed.imentary cover was steplike uplifted along a transverse faults system, a great part of the aquiferous system of Dimlbovidoara is distahar ,gerl. These springs come out both above stream level and in riverbed and hcwe a cumu(l.:ated f.low of about 8.1JO l/s out of which about 300 1/s belong to the first category. The microtectonk .profiles through the limestones and the conglomerates of the Piatm Craiului syncline evidenced two main systems of open oracks : a system of cracks directed normaLly to the folds axis, paralel to the compression fo-rces direction that generated the folding anrl a system of oracks paraJ.el to the syncline aX'is. The first system has mainly the role of concentrating the ground waters to .the middle of the structures wherefrom they are conducited by the second cracks system to the large discharge areas looated in the axis ends of the synclinal structure (The springs f,rom "Prapas.tia Valley" and from the "Cheile de Jos" of Dimbovita river). Three tracing experiments have been performed by means of rapiqactive and chetnkal tracers to estalJJ.ish rthe main directions and the hydrogeological parameters of ground waters drainage from Dimbovicioara -Greek and "CheiLe de Jos" o[ Dimbovita river basins. The first tracer, a Bromine 82 solution was injected in a seepage zone through alluvial deposits in the bed of "Vrulea Seadi a Pietrelor" a-t 1265 m altitude (0.5 l/s flow mte). The tracer came out in "La Gilgoaie" springs looated 4 km downstream and at 940 m altitude' arrter 120 hours from injection and the last labelled. molecules passed through the measuring point after 260 hours (fig. 1). The seoond tmcin:g_ e1QJ)eriment was p1erfOII'IIled in the di:fiuse sink (975 m altitude, 5 1/s flow.), in the tithonic limestones on the "lzvorului"

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5 HYDROGEOLOGICAL ,STUDY OF DIMBOVICIOARA PASSAGE 157 Y.!illey, .a hand :tributary rof, ])imbO:V:icioara riveT. The injected tmcer, I0dineTJ:l31, was qeteoted on 1ons .ex.uhanger filiteres located in "Cheiile de o.:f DimJ>9vita &t a hori:wntal distance '.Of 4.25 km. and 725 m ail.titude. As these springs emerge aloll!g _a line of about 2 km. Jeng.th, the filters have been located in three points : up'stream, downs-Fig. 1. Diagram of the coulllting rate vak-ia-104 R (puls;S) /-\ I I I I I \ I \ I I / I / I tion during 29.07.1980 08.08.1980 at GUgoaic 102 springs (Dimbovicioara valley) Bromine -82 / \ /" \ as 10 I \ \ \ \ \ \ 1 ---=-=-= :---::-=-: :---=::::no 1so 200 2so T(hi tream and in the median part of the springs line. Tracer transfer c:urve is presented in fig. 2. The waters dynamics in Cheia crrea was studied with two tracers : :luoresoein .for tracing the waters entering in the sink of Cheia and sodium dichromate for the waters of Cheia brook, downstream the sink (Fig. 3). Both tracers have been detected in the Uluce Cave resurgence (fig. 4). The sodium dichromate presence indicating difuse infil-trations through the valley bed a1luvial deposit. -The redU:Ced aquiferous aocumulations located in unconsolidated detritic rocks are restricted to the allurvial pLains of the main rivers, to the slope detritus and to the dejection cones. The water accumulations in il:hese deposits are reduced and have a strictly local importance. The unimportant or absent aquiferous accumulation areas include the crystalline grounds on the frame and in the aniddle of the passage, as well as the surfaces covered mainly by marly deposits of Barremian, low Aptian, low Turonian-Senonian, 'UIPPer Senonian and Eocene age. All these rocks have a low permeability and do not practically contain aquiferous accumulations. 3. WATER CHEMIJSTRY The waters of Dimbovicioara passage sources are calcium-bicarbonate whith a very'low minerai emerging from Aptian conglorp.erates, sandstones and Vranconian-Cenomacian conglomerates a silpilar chemistry variation range showing a very small :'to, 'tJ?.at emerging from This uniformity

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158 I. ORA$EANU et al. is mainly due. to the vei:y ,,1Jectonised geo'logical structure tthat alowsl the seepage rwaters to cross the depbsits with .various 1lithalogic 'strud-tures, being with ions oharacteristilc fbr-both depOsit' -100 90 80 70 60 so 40 30 R(pulsls) r\ I \ / \-\./ ........ \ ... \ / . .... \V \ )" '\. . -j :. '-( / ....__/ 50 100 150_ .2.0 Fig.-4. Diagrams of the vari'a-tiqn of .. ifluorescei-rli and d.iphrqmate concenk
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[ .' -1 ... -,' :, 1\. ,,' I'; .. ;.\ / ... ; km fh ---P l rrn1 1 -.. \, ..... __ -' r l t I t i I I i Q 1 ? Km z::::::::!== I L E :_tfPE;: N tt ... A c=J 2 E::a J 4 "f: 1 .,.,.. s 0,1 -;:; a ;;siJ w-nc :.-----10 ....:S4; --s ,...-,o 6 .(); ( 0, 8 ..,..-.-) 9 0 0 -, '.f"w ll .. ..... J.i ........... . 1.] ___,.,.___ ,, "' ...... ........... --------_ _j J J 1 ogical map of Dimbovicioara Passage (the geology, afte1 Pat r u 1 ius e t al. 1971, 197 2 1974 simplified) (Qh -H olocene, Qp P l e istocene. ; Sn2 -upper Selionlan; tu-sn1 -.. rot1ian -lower Senonian; vr-cm 1 -Vraconian -Cenomanian; a p -upper Aptian; aP1 -lower Aptian; br -Barremian; h -Hauterivian; km-th -Kimmeridgian -Tithonic; bJ.=..oz ajocian -Oxfordian ; Crs -crystalline shists). 3. Hydrogeol Ex1anation; 1 zones of aquife1ous accumulations of extension located in carbonatic rocks ; 2 zones of aquiferous accumulations of grea t located in' consolldated deotrltic l'QClrsJ 3 zones of aquiferous accumulations of low extension, looaJted in detric unconsolidated rocks. a -in sand alluviums ; b in rocks slope debris ; 4 -zones of unimportant or absel)t t aquUe ro s accumulations ; 5 -spring ; ll -line of spring s with a cumulated flow of 800 1 / s ; 7 -flow direction of underground wate1s, as established b y tracers ; 8 -swallet : '9 -sinkhole : 19 -cav ; 11 -normal geological boundary; 12 -transgres sion bOWldary; I:l -f :lUlt; 14 -quarry.

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7 HYDROGEOLOGICAL. STUDY. PF. Dll.JBPVICIOARA PASSAGE 159 tures and to dififerent karstifiqation degree, establishing the aqwunt of infiltration in the karstic area is very difficult; is why this. eva"7 l _uation is performed indirectly, r-.ustmg hydrological methods for river sections and the water ba:lance method for sUTfaces. An infiltration detailed analysi'S (probable ma:x:itmum value;, infiltration capadty of karstic areas, ill'lfiltration and circulation velocity according to the underground storage state, etc. ) must take into consideratiori .a mumber of :short time periods -(a dedade, a :mohth) when the groond watei!':.Storage V8I1!ation should,,be.con' :>idered and a c :very accurate oaJ.oulation of evapotran.&piration sholxi be performed, as the water infiltrated in the karstic areas is always to be recovered after a shorter or a longer. period. of time; in the of spirnJ!S or rivers from the karstJic area; boundary If the period is J lon.g enough (a :t.J.ydrological cyde ifor instance), the losses are compensated by supPJ.ies, thus-only a gross infiltration estimation for which the flow-Q"ates recordin.R i s sufficient .. T.he runoff at .. the outlet of a basin is comp6sed of several components, such as direct surface runoff, interflow and groundwater discharge, contributed by different natural storage and conveyance systems existing in thetbasin. These, systems are not llisolated from each other and' are in ge-neral closely interrela'ted. For example, when direct surface runoff oc-curs a :;. a result of J a storm over the basin, change in s ubsur-face contrihut:on js also obsel'ved. D epletion. of soil moisture also strongly influ ences the runoff process, etc. The first step : n studying thes e hydrdlogic systems and their interrelati. o p is to, proteee d t o a hydrograph ana-lysis and separate each compone.f).t. The yearly 'hydrologic balance elements for surface and ground waters i n a area are shown in 'Table 2 : When computing the Table 2 Annual hydrologic balance elments of 'deep and surface waters from Dimbovicioara Passage Precipitation, P Outputs (mil. m") Evapotranspiration. Discharge, """"-,runoff, -emergences (sour:ces), Effective infiltration, l=P-E-R-Q E Q R Q I period. baLimce the g r ourud water s toras:!e vari: atio.fl, S is also i'ntroduoed in the P==E+R+I S (1) where P is pl,eCipitation, E, R, direct surface 11unoff,. I, the effective infiltration. The effective inf.iltrat:ion'shall be

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f60 I. ORA!;lEANU et' a!. 8 calculated by dtfierence, usihR for r the decade the expresion : s..:...R and the .evaluati.on, the : I ., P-'E-=-R' (2) (3) P:-r-'S resP,ecttvely, from relations: (2) and (3) represents the precipitation amount ava1lalble for runoff and infilbration, and diifferen.ce :between this quantity and the R runofif tnay have-a negattve or value, as a result. A positive value of the infiltJ;aotion obtained from a yearly balance indicates that the inputS into the i basin ar. e hi.gher than the losses (outputs), that part of the water volume infiltrateid on the basin il:! directed to other. hydrogeologioal. units, thaJt the hydrograJPhk basin surface for which the balance is collliPuted, is actually larger than the hydrogeological ; basin surface initially taken into account. ,When a negative value of infiltration is obta:ned, all elements m entioned, a:Pove have a reverse s i.gnifkance. in the case of a deoade balance, the si.gnilfioailiCe of a .positive or negative yal.ue for .the effective infiltration may be indi-cating .only a taking into or releas-ing :fu-om storage of ground water, wi.thout mandatarily implying any hydrodynamic relations with other hydrogeological uni11S . The h!Ydrogeological balance is computed for November 1979-0ctomber 1980 pe1iod. The studies perfo'l'illled at Ourrnatura (1460 m) alt.), Dhnbovidoara (960 m alt.), Podul Dimbovitei (725 m adt.), Rudir (695 m alt:), (720 m alt.), Plaiu Foii (831 m alt.)>o Fundata (1400 m alt.) and Moeciu de Sus (1530 m alt.) have been taken iruto account for precipitation both verf.cal and yearly seasonal dh;tribution a:nalys :s. The direct sur.face runoff 1 egime was controled by 10 hydrometric stations, the actual eva.potranspi.ration establisl).ed based upon the, studies carr:ed out at Poiana Moeciu d e Sus and Dimbovidoara stations. The distribution of the wate r storage was performed according to the measurements from 8 stations located on different p:edogeORl'a!Phic formations in respect to bedrock characteristics, alt:tude, slopes and afforestation de.gree. Interpretation of variation graphs for effident infiltration obtained bv the deoade ba:l:aruce computation shows for Prapasiia creek hydrobasin (Fig. 5.1.) an infiltration value mooh Jower than that of the db;,charged yields, the infiltratJion deficit displaying high values (up to 940 lis) for long periods. Only during spring time, large infiltration occured as a consequence of snowme1ting may be accounted for the value of the total volume released from this basin. For the basin of Dimbovidoara creek an opposite phenomenon is noticed, namely the infiltration has mainly positive values and the maximum in.fhltrated yields may achieve 1800 l i s on the whole bastn surfa'C (Fi g 5:2 ). yearly hydrologi c bad.ance of surface and det:W waters in the Prapastia creek hydrogooph: c basin (Table 3) indkate s an additionaJ supply exceeding the available water quanlllity of the hydrographic basin surface {22 5 km2) by a!bout 13 m(l. m:J of water. The flow discharged by

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9 HYDROGEOLOGICAL STUDY OF DlMBOVICIOARJ\. PASSAGE 161 the sounces ex.isting in the Prapastia creek catchment area aocounts for a basin sur:fiace .of 52 km2 anrl if the surface of about 5 km2 correspondin.R to the TQpUt;a spring, .partly discharginlg the same stJ.'fl.l01:ure, is adided a total sooface of about 57 km2 is obtained. 205(mmJ lln r (j) _; lJ I ... I .. I . J .I .. . I . I .. I . I I XI XII I II Ill IV V VI VII V III IX X I !(mm} I 1 .. I ... ,I, . l .. J I . I I .. I .. I XI XII I II Ill IV V VI VII. VIII IX X I ...._ ________ __ __ _____________ Fig. 5. Decadal variation of the efficient infiltration on the hydrographic basins of Prapastia (1) and Dimbovicioara (2) creekS and of the karst!c area of Dim-bovita river (3). Table 3 Annual hydrologic balanc e elements of deep and surface waterc; from Prlipastia creek basin Precipitation, P = 19.2 Ev:apotranspiration, Runoff, Emetgences, Total output I=P-E-R-Qw =-12.86 mil. m3/year 11 -Theoretical and Applied Karstology 1983 E = 6.30 R = 7 55 Qw= 18 21 32.06

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162 I.' ORAf?EANU et a!. 10 The ad
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11 HYDROGEOLOGICAL STUDY OF. DlMBOVICIOARA PASSAGE 163 de:fidt.ofJ 8.6 wa.teio;> aJ:WaterV.olume .partially rrea>vered in de Jos" of. Dimbovita ,river source; discharge. of. perimeter' eViaenced that are'partiaUy to the'soul"Cs froan the "C,heile -de Jos". of ri,n the hydrographic. basin surface of Dimbovi.cioara cree-k, a ttotal wate.r vo1ume discharged by the sources from the ,Cheile de Jos" of Dimbovilta rive;r of 25.46 mil. (about 800 1/s) is obtaiiiled. The hydrometric measurements performed on this section of Dimbovita river :.ndkated si.o.nilar supplies to those obtained by means of water budget colcula, tions. Determin.at:on of hydrogt!ologka:l basim surfaces for Prapastia and Dimbovicioara cree-ks as we1 as the lmowle'dge of the yieLds discharge-::l. annua.hly from these, permit the oa.lculation of the specific i nfiltrati-on value, i=508 rrum.jyeaa (16 1/s/km2) and i=425 mm 'year (13.5 1/s/km2). On the surface covered by Dimbovicioara passage sedimentary deposits (about 230 km2 ) the precipitation during the year November 1979 -October 1980 created an available amount of 571.6 mm to which a water volume of about 131 miL m3 (4.1 m3/s) corresponds. From this volume, an amount of about 99 mLl. ms (3.1 m3/s) namely 75o;0 has been infiltrated underground and a voJume of about 32 mil. m3 (1m3/s) that is 25% was discharged by direct runoff. The infiltrated fraction contributed to the continuous rebuildinR of the ,ground water storaJ;re, that is peormanen;tly tapped by the springs located mainly at the passage boundary.

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164 I. et al. 12 From the total quantity of the inmllttt-ated water, whiJCh accounts for the total dy.namic 1"'2Serves of the perimeter, moce than one half discharged by three big grolJIPS (the sprmj:ts of PraJpa5tia Val!ley, the Sjprings of ,Cheile de of river and the springs ,La Gilgoaie" from the Dimbovicioara VaHey"). The dynamic resel'Ves from the northeTn part of the perimeter are exploited under 750fo and those from the southern half are enrti.rely unused. REFERENCES PATRULIUS D. (1969) -Geologia Masivului Bucegi a Culoarului Dimbovicioara. Ed. Aoad. R.S.R. Bucure!lti. PATRULIUS D., POPESCU ILEANA, DUMITRESCU R., SCHUSTER A. C., SANDULESCU M., MIHAILA N. (1971, 1972, 1974) -Harta geologica a R.S.R., scara 1:50.000, joile Ruciir, Moecitu, Birsa Fierului POPESCU ILEANA (1964-1965) -Contributii la stratigrafiei # structurii geologice a Masivului Piatra Craiului. Dari de seama IGG, LII, (2) Bucure!lti. STUDIUL HIDROGEOLOGIC AL CULOARULUI DlMBOVICIOARA Rezumat Lucrarea prezinta rezultatele studiilor hidrogeologice complexe efectua.te intr-o zona muntoasa cu o de 230 km2 Aceasta zona de forma sinclinala, cu !listuri cristaline in fundament !li pe flancuri, are in baza un complex carbonatic, iar la partea superioara unul consolidat detritic (gresii !li comglomerate). In cele doua complexe sint acumulari acvifere cu extindere mare care formeaza un sistem acvifer unic, in legatura hidraulidi directa permanentS.. Pe baza cercetarilor hidrogeologice clasice, a observatiilor microtectonice, a marcarilor cu trasori radioactivi !li chimici !li a datelor hidro-meteorologice este intocmiot hidrogeologic al apelor de suprafata !li adincime, sinrt delimitate bazinele hidrogeologice ale principalelor surse, este stabilit raportul dintre infil!)i scurgerea superficiala !li sint calculate resursele de ape sub.terane. Addresses of the authors: Ianou ORA$BANU, Neculai TERTELEAC, !nt?eprinderea de Prospectiuni Geologice Geojizice, Str. Caransebe!; 1, 78768 Alexandru BULGAR, Institutul de Meteorologie Hidrologie, $oseaua Bucure!lti-Ploie!lti, 97, 71581 Bucure!;ti ; Dr. Emilian GA$PAR, Institutul de Fizicii Inginerie Nucleara, 5206 gurele, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 {1984), pp. 165-171 RELATIONS BETWEEN THE FRESH-AND SALT WATERS CIRCULATION AND THE GEODYNAMICS OF THE OCNA KARSTOSALINE AND ANTHROPOSALINE LAKE AREA DISTRICT) BY V-A. BULGAREANU, V. FEURDEAN, AI. GUTU, Emilia OLTEANU, A. BOGORODITA, D. HANNICH In the present paper, a circulation pa.ttern of fresh-and salt waters (including the surface-, ground-and lake waters) is proposed and the relations between this last pattern and the areas wLth relative high rates of terrain sinking is analysed, in the context of existence of a rather developed gaps system, -now flooded -belonging to the old salt mines. The co:m;plexe limnogeological researches carried out in 1981 in Ocna $ugatag lake area 1 included also, the establishing of a ci'!'ou1ation pattern of fresh-and saline waters in the anthroposaline Ba.trln, Vrajitoarei, ELisalbeta, Iuliana (Ana), Gav:rila, Taul fara fund) and sinkill,{! karstosoline (Mihai, Vorsing, lakes area from the drainage basin of Sarat brook {FiJg. 1). In this, paper, an attempt i'S made to coNelate a water flow roisotopic pattern with .geomO'I!Pholog'iC changes produced by the massif salt dissolving processes. The natura!l deuterium cont-ents (no:ted by .the symbol CD) and the salinity va!lues (ex,pressed as water dry residue, RFw, at 105C)2 of wate1 samples from rainfall, drinking water, ground water, Sarat brook, GavriJ.a-Dmgo"? Va Hooded salt mine and the lakes Batrin, Pipiriga, 1 BULGAREANU C. V .-A., (1981) -Studii limnogeologice hidrogeologice complexe insotite de carotaje in zona lacurilor carstosaline antroposaline de la Dena $ugatag $i Co$ti1ti (jud. Maramure$), research report, I.P. G.G. (includes hydroistotopic and fotograrrtmetric data). 2 CD values we1e measured using a mass spectrometer (m easuring accuracy : 1 PIPm D 'H); RFw values were computed using the formulas (BULGAREANU, HANNICH, 1980; BULGAREANU et aL, 198:1): RF w =-4.657.10-u. -;-16.809 p25+5505.lO(RFw g-1 ) p25=997.05+,1\dens (p2 :; and {!.. dens in mgcm-3); the excess density, dens, was determined with a digital densimeter (measurind accuracy: .0001. .. .0003 gcm-3).

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166 V.-A. BUI,.GAREAN(,T ET .AL. 2 Elisabe.ta, Vrajitoarea, Gavrila, Vors1ng, Mihai a.nd Taul fara fund and also some sunfac.-e outputs and inputs, are mentioned in table 1. To establish the water flow hydroisotopic pattern, there were taken into aocormt the following l'ules (BLAGA et al., 1975 ; BULGAREANU, FEURDEAN, 1982") : Table 1 Natural deuteriun1 contents (CD; ppm D/H) and water dry residue (R:Fw, g -1:) in 'various water sampling points from the Ocna lake area (july-:-actober, 1981) Water sampling points (see pl. 1) Freshwater springs (including the Pipiriga swamp drainage) Salt springs Sarat brook Flooded salt min'e Voda (hydroge.ological drilling) Lakes Inputs and outputs (in. from lakes) Rainfall water Drinking water CD 144 .05-145.60 1H.60-145.-i5 144.90-146.50 144.35-144.95 144.W-148.85 H5.15-149.10 i48.4;0:-150.19 143.40-143.85 RFw 0 .81-5.45 156.00-277. 00 0.193-103. 5 276.00-276.06 0.69-273.32 0.69-51.51 0.73-0.75 0.81-1.18 the waters with the or1giri arid' which ran over a relative short distance, have deuterium c-cntents :similar in fad ; -CD vaJ.ues we increasing along the flow d:.rectio:n, faot proved both for surface and for ground waters. The hydroisotop.Lc pattern (Fig. 2) was made by .comparing the CD values from adj'aJoont water samplinJg points, taken in pairs. For the lakes, the comparis on was maJde between both waters (representing, to a gr.eat extent,.-.the ep'Jlimnion) and ;bottom waters (hypolimt11ion). The. compaiTitson of CD values was made by computing the arithmetic means (i) and the Pearson's va.riation coeffident (ov = 100 't'n-1 x=-1); more dertaills i oon..cerning this computation and its aro>lkation to some si.rnhlar salt lakes are menti,oned in an ear.ly pa;per (BULGAREANU, FEURDEAN, 1982). For the RFw values, the m2thod was the t :mme, 'mean values and Pear.soo's coefficients bemg also wmputed. The Wiater flow pattern fTom Figs. 1 and 2, shows the .following : -the ground walters of CG-
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3. s!_Z1;R1 4. @FH llz=0.5-0.75m.y +llz=QS my 7. 0/ ..... y -f1z=O.S'-0.75my1 t(J CG 200in ENE} C ALSERT-DRAGOS VODA '<) SALT MINE -oz=05 -0.65 rn1 now flooded; 6. with relative high rate of terrain vertical rising (+i&z}: 7. water flow directions tprough sedimentary deposits unby salt(a) or -trough the salt(b).

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3 RELATIONS BETWEEN THEl FRESH AND SALT. WATERS CffiCULATION 167 nion and. are dischaT@aJ:jflflow directions ate partially enrlokarstic while FH-B!. (F) :tllow a11 J ,.. r '7 -t ') r ; :..:__ waters running at elevations alorig di-J-/ , 1 I I rootion, ar,e .of syphon-type ; a shndJ.ar case ; was deSICt:ibed in Fig. 2. Water hydroisotopic pattern of fresh-and salt waters in Ocna Sugatag lake area ; CD, RW =mean values of. natural deuterium content and water d,ry residue a.t 150.C ; cv = Pearson's variation coefficient. Line lakes area B<"ii l e Verzi-Slanic (BULGAREANU, FEURDEAN, 1982; POV ARA et aJ., 1982) ; -the lall".ge water level variation of Biiltrin lake { + 17 m in 1957-1981 period), 'Sometimes .drying up for short. time, the presenJCte af an output and :the wateT sweetening level at around 2 m deep (F:i,g. 3), pleads or the supply of Jthis lake wi.th waters of CG-and FH...types; -the supply with CG-type .fueshwaters of flooded salt .mme having FH-ty.pe WaJter-s) is atteste!d by : a} mcreasirng freshwater percolation:, Pecordcd as far/as back as in 1948 (in 1950-1957 period, Q=37!j. m8day-), when the imrposs1bility to stop them, lead to the abandornment in 1950, of the salt mine ;

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168 V .-A. BURGAREANU ET AL. 4 b) the fact of relaJtive high rate of salinity decrease after ca. 200 minutes from the beg:nnilll'g :of brine pum,ping, proved iby periodi:cal. recording olf water dry :resildue, RF w ; c) the thining with 50 m :_ by dissolution -of mine salt ceiling ; -the brackish groUlntl wat:2rs of the same type as, rthe waters wh.kh sUfJJPly the spri1!1ig R1 are discharged ,lfy the spring IZ2, after running along a pa:rt.ially endokarstic flow direction ; __ _, 3 5 10 16 X : CV Increase Fig. 3. Water dry residue (RFw) variation with Batrin lake depth ; the horizontal arrows _show the relative sweetening levels (x =mean values of water dry residue, RFw; cv = Pearson' s variation coefficent). -the hypolimnion of Taul f&-a fund lake, FF(F), Js supplied, some partially endokarstic flow directi010.s, both by the l\1P-type waters of 1Pipiriga swannp area and by Sarat brook waters (':>all1tPling point PS3;;) ; the freshwater supply levels of TauJ. fara fund lake, are retpre s enierl by the numerous sweeteninR leve'Is both from epi-and from hypolimnion (Fig. 4); .the lake: suiPply is also proved by the presence af its output and by 'uhe .lake level increase rof ca. 3.5 m in 1957--'-1981 period; -the two extremLties of Pdpkiga lake (PJ1, PJ2, pl. 1), are, finally, supplied both by MP type waters and by Sarat brook waters f.rom PS20 pbint; in both cases, the waters seem to run at the level of sedimentary cowe'l"-salt massif limit, fact proved by the closed RF w values and also by bhe position and the deepen.inR towards South of the above-mentioned limit (ClOACA, MIHAl 1980). The geomorphollogical changes of lake area were estimated using .the g.eo-and aewfotqgrams taken in 1962-1981 period and complebt!-cl by various geomorphological mappings (ClOACA, MIHAl, 1980). Supposing that the above-cited maPJ>i:ngs are detailed al:ke, the maps of T. Panzaro for period, those of distr.ict council for 1976 anrl those of researchers ClOACA and MIHAl (1980) made in 1979, show the following modi. fiootions :

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' I 5 RELATIONS BETWEEN THE FRESH :AND SALT WATERS CffiCULATION 169 !for the1966-1976 period, the major everut was the Elisabeta lake formation in .the AH:Jert-Bogdan V oda salt the of some new eSIJlecially .around the Batrin and lakes be added too,; for .the 1976-1979 period: 1t on .the of new ca.J'Ipmenp; both around and lakes ahd the Pilpiriga, Gavrila (Southern. part), Varsing .and Taul fara tuna lakes; '"'7"" the recent geomorphologi(! event is the Iuliana 1ake in aug!JSt ,2, 1980 (:PRIGA, ZAHARIA, 1982), within the BogWm Voda salt mine. The 1geo. C!-f}d aerophotogram8 shows that .the recept formed Iuliana and Eli&kbeta' l.akes areas, and-partially -,Gavrila lake (its gradually fonn1ng processes began in 1957) have the highest sinking rarte 0.5-1 m.y-1 ) of Ocn.a lake. ComJ)ara!ble sinkinR rates are known in Slanic-Prahova (max. 1.2 m.y-1 ; BULGAREANU et al., 1978) and' in Oonoa Sibi.ului lake areas (0.67 m.y-1 ; BULGAREANU et a1., 1981). CLose to Elisabeta lake area (whilch has a relative high sinking rate, -Az=0.5-0.65 m.y.-1 ) there is another area with a ralpid risinR rate ( +Az=0.5 m.y-1 ) ; it can be probably. eX]pl.ained by a mechanism of compensation of the two types of vertical movements. I ; _-31m: I 3il s\;eeren:>.g ;ncrec.:se:. Fig. 4. Water dry residue (R'F w) variation With Taul fara fund lake depth ; the horizontal arrows show the relative sweetening levels c"X = mean values of water dry residue; RFw.;. cv = Pearson's variation coefficient). Taking into accourut the .geodynamics and the old salt mine configlllration as drBIW.n in Fig. 1, the major geomorpholoc abovementioned, aa:e, obviously correlated with the relative ra!Pid sinkifil:! tendency (or .coill.apse) of Ininin.g gaps.; these .major events are caused, subordilna.t,ely by the freshwater cin:ulation according to the hydroisotqpic pattem a,bove mentioned (Fig. 1, 3). The terrain collapse and :._ as a consequence -Iuliana lake forming proce'sses, seem to be directly caused

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170 V.-A. BURGAREANU ET 'AL. 6 by .. rilch rainfaill ,y:egime fpom 1980 whiLe some ellwca:rs-t-eJemenis J are f<>rmed in :Correlation with the freshwater dY-namics Within the above-mentioned 'hydrois .atopk pattern. The changes eonto-qr : 'area and leVJe-1 of Batrin an:d yrajitoare.a lakes :are' &Whlected with the freshwater 9,yrl.am.i:ys, too .. (Fig. 1). It also '.known that brine production by pumpi:ng from salt mines can produce a partial terrain collaop'se. and the of anthropooaline lakes '(the case of salt domes from East Texas' basin':' FOGG, KREITLER, 1980) ; this process, highly probable to occur southern Pipkilga area (pl. 1); is obvious oi:w.y-by vertical 'terrain movements having a rate" unJder 0.1 m.y;-1 Jln .and by mqdifi..cations on aqoo-e-menticmed (CiOACA, : MIHAI,-.19it0): . REFERENCES BULGAREANU V.-A. C., IONESCU-'fEC"ULESCU VENERA, NASTASESCU 'MARIA. ,' RACLARU P., CEHLAROV AURA, HANNICH D., MOZA D. (1978) -Asupra limnologiei lacului suprasarat Baia Miresii ( ,Muntele de sare", Slanic-Prahova) -Acta Botanica Horti Bucurestiensis, 1977-1978, p,_ 67-87, BULGAREANU V.-A. C., HANNICH D., (limo ) -Metoda simplif de densimetrica a mineralizarii aP_elor salmastre $i sarate -Hidrobiologia, 16, p. 9-12, Bucurel?ti. BULGAREANU V.-A. C., BOGO.RODI'fA A., OLTEANU EMILIA, COMANESCU A., FEURDEAN V., BALABAN ANCA, HANNICH D. (1981) -Procese geodinamice in zona lacustra Ocna Sibiului : ca1lze $i efecte -St. cer.c. geol. geofiz., geogr., geologie, 26, 1, p. 147-157, Bucurel?ti. BULGAREANU V.-A. C., FEURDEAN V. (1982) -Model1ll hidroizotopic al circulatiei apelor in lacurile siirate Baile Verzi-Sliinic, judetul Prahova -St. cere. Fiz., 34, 4, p. 351-361, BLAGA L., BLAGA L. M., CIOBOTARU T. (1975) -The origin and evolution of some mineral water sources estimated from their deuterium content -lsotopenpraxis, 11, 9, p. 297-301. ClOACA A., MIHAl ELENA (1980) -Conditiile morfohidroclimatice $i procesele geomorfologice actuale in depresiunea Ocna $ugatar -St. cere. geol., geofiz., geogr., geografie, 27, 2, p. 251-260, Bucure!?ti. DRIGA B., ZAHARIA S. (1982) -Particularitiitile hidrochimice ale bazinului piriul1li Sarat (Ocna $ugatag) -St. cere. geol., geofiz., geogr., geografie, 29, p. 50-58, Bucur'e!?ti. FOGG G. E., KREITLER C. W. (1980) -Impacts of salt-brining on" Palestine salt dome -Geology and Geohydrology of the East Texas Basin, Geological Circular 80-12; Bureau of Economic Geology, 112 p., Austin. POVARA 1., COSMA R.; LASCU C., BULGAREANU V.-A: C. (1982)-Un cas particulier de karst dans les dep6ts de sel (Slii,nic-Prahova-Roumanie) -Trav. Inst. Speol. ,Emile Racovitza", 21, p. 87-93,

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7 RELATIONS BETWEEN THE FRESH AND SALT WATERS CffiCULATION RELATII lNTRE CIRCULATIA APELOR DULCI $1 SARATE GEODINAMICA SECTORULUI LACURILOR CARSTOSALINE $I ANTROPOSALINE DE LA OCNA $UGATAG (MARAMUR&5) Rezumat 171 Studiile limnogeologice complexe efectuate in zona lacurllor pelogene situate pe masivul de sare de la Ocna $ugatag, au fost complecta.te cu studil hidroizotopice prin metoda cu deUJteriu natural ; aceste studii au avut ca scop conturarea modelului de hidroizotopicA al apelor dulci sArate care clrcuHi : (a) in depozitele sedimentare situate pe sare, (b) pe spinarea sAril !?i (c) in masa sarii. Prelucrarea statistico-matematlca a variatiei continuturilor in deuteriu natural a arat.at ca nivelele de indulclre relativa din masa apelor sArate ale lacurilor BAtrin !?i Taul fara fund !?i scaderile sau de nivel ale apelor de lac sint determinate de o circulatie partial endooarstica in sarea masivului ; la acestea se adauga aparitia de noi doline (!?i chiar lacuri noi) precum !?i deplasAri verticale ale terenului zonelor circumlacustre. Addresses of the authors : Valenrtin-Alexandru C. BULGAREANU, Die.ter HANNICH -lntreprinderea pentru Prospectiuni Geologice $i Geofizice, Str. Caransebe!i 1, Bucurell'ti ; Victor FEURDEAN -Institutul 'Pentru Tehnologie Izotopicii $i Molecularii, Str. Donarth 59, Cluj-Napoca ; Alexandru GUTU, Emilia OLTEANU. Anton BOGORODIT A -Institutul de Cercetare $i Inginerie Tehnologicii pentru Proiectiiri Miniere Lignit, Str. Biserica Amzei 23, Romania

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24 p. COMAN 2 une vraie ,bacteriosphere" qui intervient d'une maruere fon:damentale dans !'alteration de la lithosphere, ce priocessus se manifestant avec unc ampleur remarquable dans les regions calcakes. Le terme de ,bacteriosphere" m'a ete suggere par mon collegue Gabriel Diaconu, avec l accord duquel je vais !'employer dans .les drconstances adequates. Je considere important de signaler dans ce contexte que, dans un article de qui. ,P?rte, t res Join, dans une maniere quasr exhaustive mecanisrrief int'imes 'par lesquels la microflore detruit et reorganise l'e.difke strudurel des roches, en transformant chimiquement la surface de'. la Iterre pa[' des processus dont l'ampleur et !'extension sont attribues a l'extraordinaire vi.tesse des reactions biochimiques que la declenche et accomplit grike a son systeme enzymatique. C'est ainsi que, d'apres cet auteur, .... .les thiobacjlles r<>xydent 200 ,parties par .millions de fer ferreux (Fe++) en fer fenique (Fe++i;) en trois jours. Dans les memes conditions physicochim':ques na:tu:reille's, la reaction chimique mettrait deux 1!ms". Or, tel que je l'a:i affi.'rme (COMAN, 1979), je suis d'avJs que ,l'oxydation biochimique du fer et du manganese, constamment presents dans les geosystemes formes par les roehes kar<>tifiables et non-karstifiables, est une cause de premier la produ:ct:on du C02 respectivement de Facide caribonique actif dans la karstification et la Une illustration sans equivoque du pouvoi.r de consrbi:tution de la mkroflore et de son capa!Cite d'alterer n'rimporte quel type de roche est donnee ,P8!r les recherches de BAROSS (cite pair FINDLEY, 1981), qui montre que, tres. peu ap.res l'erU!ption du vokan de St. Helens (Ertlats Unis) en 1980, dans les eaux et le soil. entierement sterilises par la chaleur ont apparu des a!Lgohacteries qui ont forme de:-; croutes d'o:x:,ydes de fer, de manganese et de souf,re en !'absence de toute substance organique. Dans ees circanstances et._en tenant compte de ce qu'on vient de voir au sujet de la capacitk d'alteration des roches par les microorganism!.:>, nous pouvons expliquer la. genese de l'aJhurissant pays.age karstique que repl'eserute le plateau de Sarisarinama au V eneruela, localise eri gres La formation des dolines geantes de ce plateau et des gDottes dans lesquelles apparatssent des stalactites d'opa:le, de calc:edoie; de fer et de manganese et dont les cours d'eau ont un pH de 4 ne peut etre attrJbuee qu'aux processus micr"oibi:ochlitniques, favoritses par ll'em pl,acement de ce karst aJU coeur d'une jungle tropicale a pluviosl:te extreme . La s1'!7p:ation est compamble avec les extraordinaires phenomenes karstiques recemmerut deoouverts en Guinee, avec la reserve que ceux-ci se trourvent dans des calcaires. De la meme man'iere s'explique la presence des lapiesatiOlfls vertioa!les des granites precamhriens de Rapakiwi, qui fbrment de veritalbles inoolbergs au Venezuela (URBANI et SZCZERBAN, 19715) et en Afrique du Sud. Dan<> ce cas la roche a ete ou est couvecle de vegetation. Dans un autz:e cas, celui des granod_iorites de Puerto-Ri'OO, ceu.x-ci wnt cou:ve:rts d'une couclle de 60 .m d'epaisseur de SBJPropel bit\.lmineux, s,ousJequel sre sont developpes des lapies,de ty.Pfi! ,.Wandkaren" et ,Runkaren'. des splendides qui contiennent une eau a .pH de 4,8, la presence des acides organiques trahissant l'ac-

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 173-182 HYDROCHEMICAL CONSIDERATIONS IN THE LOWER CERNA RIVER BASIN BY C. MARIN The paper deals wLth a series of data concerning t1:he chemism of Cerna, karstic waters and main thermomineral sources from the area of Biiile Herculane. The karstic springs are compared wi.the Umestone surface streams. It is panted out their more alkaline pH v;alues as compared to those from the other karstic areas. Regarding the thermomineral sources from karstic aquifers, the salt effect is rendered evident a determinant of limestone dissolution. This situation is exemplified 8Jt Hercule spring. 1. INTRODUCTION The area drained by Cerna in the regioo of Baile HeroUJlane presents one of the most interesting hydrogeological oases. Here there are three categories of warters in a close proximity : sources and streams; thermomineral sources and Cerna river. Their interferences cause important changes of prim.ay chemical properties. The area is of major economic interest from hydroenergeti.Jc and balneo.terapuetics point of view. For this reason numerous studies have been already made about the water chemism, especially of Cerna and thermomineral :sources. The karstic waters have been less anatlys2d ,:m_ spi,te of their infiluence bo1th on Cerna (TrufD.$ and Marin, 1980}, and on the thermomineral deposit from Baile Herculane spa (Povara and Lascu, 1978 ; Povara, 1980). It is worth mentioning the data presented by Alexarulru et al. (1981) as well as the attempt to find the limestone saturation deRree. This paper point out the peculiarities of karstic waters chemism in the lower basin of Cerna River, as well as a series of factors determining them. It is also made an attempt to get .a ,general vJew on the hydrochemistry of the 2. SAMPLING SITEJS A.NTD METHOD The analysed Karstic area belongs to the Mehedinti Mountains, on which there already are detailed geographic studies (Sencu, 1975 ; Alexandru et ail., 1981). The samples have been taken from both the karstk springs and the limestone sur.ace waters wh'Jch are left side alfluenis. The n01-thernmost affluent is whiJe the southernmost poinrt being reached i!S sprinJg. The sampling stations of the Cerna have been located too between these limits. At the same time, sampling

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LE KARST -PAYSAGE ;BIOGll:OCHIMIQUE t.ivite des J micr0Q!Pg.anismes. Cette cat.amo:rphose des ro:::hes par l'aetion de la flQ:re est direc.tement dependante de !'existence rl'une de ert, de sol,. gui assure un milieu favorable pour le dkve:lpppement .et l'activite de la _et,. pa,t;rla sJll.te, la plupart des Sl.llf le fai pre1eve de la PeJ?tera Vintului (Roumanie). Dans l'aquifere epi-et eukarstique, la microflore a un vaste champ .et; y dec!enohe une cascade de reactions biochimiques de r6du.ctio;n ou d des ions minerarux. Les temoins evidents du da:p.s, Je et dans les grottes de ces processus sont les accumU!lat:ons w9e miner.q:liisations seoondaires, dont je ne que les plm im.portantes. Le depot de manganese et de fer de la Jte;veJ Cave (Etats Unis), a une epaisseur d'un metre ; son origine bacteri'en.ne est attestee. Dans la Black CaNe '(Angleterre) se trouve une masse minI"ale oomposee de 500fo bioxyde de t manganese et 21Dfo hemati te. Des grands dep6ts qe tels mineraux apparaissent dans presq111e toutes les grottes. ,Le bioxyde de manganese (wad et psHomelane) a ete ega:}ement trouv ctans la Vin twui de R,oumanie, ou il y a de la limonite aussi, a cote de I.a bauxite (avec de l'hydrargiltlite, diopside et geothi:te) que nous sUJpposons autochtone. La grande MammuthOhJ.e d' Autrf.tohe et d'autres grotte'd de la meme region (que j'ai eu l'OICca&ion dte visiter) abritent des depots de pyrite, marcassite, goethite, hem.M.ite, etc., pOUr ne plus parler de la sta:l.actite de fer de 3 m de longueur qui se. trouve une grotte du Venezuela. En consensus a'Ve'c ce que nous avons ci-dessus, je considere que, uans les processus de s;pleogenese, un apport essenttiel revient a sulfurique, result de l'oxydation biochimique de la pyrite et ayam.t comme produit secondaire les depots de gypse des grandtes cavites du monde, telles que le Flint Mammoth Cave System et les grotbes du massif de Guadial'Uipa (surttout la Carlsbad Cave) des Etats Unis oru 1a grotte de Caste.Lguard du Canada et, pas en dernier lieu, 1a magnitfique Pe!iltera Vintului, au sujet de laquelle je.me pe:rm.et de citer me'.:> propres ltgnes : ;;'La: PeJ?tera Vintului se caracterise egalement par t;les depots imPotitan!s de gy:pse, qrui couvrent de gran.des surfaces sur les parois des galeries des etages superieurs, en formant croutes de diverses epaisseur et de oUilopholithes. Le gypse est aussi present sous forme de c11istaux aooiculaires dans les depots de sable de la grotte. Son origine

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174 {;.MARIN 2 from the mam therrnomineral sources belonging to Baile Herculane spa have been car.ried on. The samples from kaTStic waters and Cema have been collected in two series in May and July 1978 while thermom:neraJ. water samples have been taken in March 1981 and A(pJ_a 1982. A special attention has been paid to Hercule spring, where the mixtur. e of thermal and karsti>C waters is obvious (P.aVerra, 197.3; BuJ.gar taiid Po.?J'tira, 1 978). There two series of samplilllg have performed, of about a hundred samples, fkst of them duriJ1R Mareh and' Alpr.il '1981 samplirug intervals between 6 and 12 hours, and the second, during March-June 1982, whi.th daily sampl'ings. On each site, temperature has been measured with a mercury thermometer calibmted to 0.02 C, while the pH values and alkalinity have been electrometrically determinated either in the laboratory maximum 2 hours after the sampling, or on site, in the case of Hercule spring. The calcium 'and magnesium have been by complexometri.c microtitra-tion with photometric !'!nd-point determination. Sulphate has bee n founded bY' a turbidimetdc proceduce.' 'Chloride has been analysed by means of mercurimetric photometric 1 titration for-karstic waters and by argenrtometric titration in case of ther.momineral waters. The suiphuretted hydrogen has been iodometrically measured after being chemically fixed wi.th cadmium acetate. 3. RBSULTS AND JNII'EiRPRETA .TION As a resrudt ai these analysis, it may be that the waters from the searched Mea to'lwo main hydrochemioa!l classe5. Cerna :r:ilver and: : karstic waters: are oar bonate the term.Ominerad. sources are waters as regplrls their ionic structure. They are also assillroed cis .. sulphur.eoos waters due to their high content orf dissolved H2s : Table 1 records the results for some of the tested samples. In the frame of the main categories of classiificatiOin there are important difference. Thus: among I the' ca11bonate waters, the emer.gences anoq the kaJ;"sr wa-ters there is an excellent correlation between the carbonate alkalinity eXJPI'essed in HC03; and ea++ concentrations (Fig 1). In their turn. ka:rstic present differentiated chemical -properties depending .on the draining manner. From TaMe 2, the yaria:tion raruge of concentrations as wel1 as the average coru:ntrations of the dosed compounds for the' carbonate water samples, it is to be observed that the emergence waters preserut usually higher conoontraJtions than surface waters. The draining cond1tron s also determ:ne'the h'iigher alkaline pH of the analysed karstic waters. pH-values higher .than 8.0 (Fig. 2) are very freqUJent for J '.surface wates, which a short oontact between water antd On one h'arud, th:s is due to the r>elatitVe scanty surfaoe olf the ,ka:r:stifiable mck areas, being rU!O. { a!C'Crosby the water, and, on the

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No. Type 1 2 3 4 5 ell 6 .... cu 7 8 9 t> 1-o 10 11 12 13 14 1,5 16 cu ... 17 1-o > 18 Cociului 10.5 8.25 -47;5 2.0 1.0 141.2 11.0 Izvorul Alb 9.0 7.RO -4.6.4 1.3 2.1 140 3 8.8 Faie. Izvorului 8.5 8.25 -43 .6 0.8 5 2 Birza spring 10.5 7.85 -33.7 3.5 5.3 113.2 14 9 Pecini!?Ca, right outlet 10.3 7.35 -42.1 2 5 3.8 125 9 17. 4 Toplet spring 18.0 7.25 -52.6 5 2 7.2 187.8 7 5 Bobot falls 8.5 6.95 -8.7 1.2 0.2 2-1.8 4.0 $apte Izvoare Reel 9.3 8.10 -11 .'7 1.2 2.7 39.6 6.0 ---28.0 4.8 5.0 85.7 15.7 Top let ---30.0 1.3 12.5 84.4 17.8 Crucea Ghizclei, drillhole 7.50 -49 1 10.1 3.5 201.5 4.7 $apte Izvoare Calde, spring 36.0 7.85 -16.0 0.7 1 95 61.3 130 Scorilo, drillhole 51.0 7 25 -24.8 2.7 249 47 .3 142 Hercule, spring 37 5 7.25 1.8 275 5 449 95.3 89 Apollo II, drillhole 48.0 6.70 67 318 4 639 42 108 Neptun I + IV, drillhoifs 48 0 6.40 99 850 3 1535 22 121 Traian, drillhole 58.0 6 50 107 1010 2 1765 21 116 Sonda 4578, drillholc .5 6.15 79 1092 3 1834 26 48 --------* = calculated values c1-1.4 0.6 0.7 0.8 1.0 0.8 1.2 1.'8 1.0 1.3 i.3 1.2 1.0 1.8 .(8 1.8 1.0 15 2 13.9 1.1 200 303 1069 1455 3776 1114 4793 ITos 63 181 237 254 217 285 183 215 318 20-l 200 196 172 194' 265 41 62 143 160 270 603 769 1980 ::!566 6306 7327 7850 !>!> i n n n 0 z C/1 0 z Ul !2! t'l :'ll > :'ll < t'l :'ll tJ! > C/1 li ... -'I .....

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176 C. MARIN 4 Table 2 Variation ranges and averages of chemical composition for the carbonate waters sampled in the lower Cerna riven basin Karstic waters Emergence walters I Surface waters n I Ranf!e I Averaf!e n I Range I Average T (0C) 25 7.0 -18.0 10.0 34 7.4 -14.0 10 9 pH 32' 7.25-8.25 7.77 34 7.60-8.60 8.23 ea++ (mg/1) 32 14.8 -75.0 48.9 34 9.8 -65.1 46.8 Mg++ (mg/l) 32 0 7 -5.2 1.9 34 0.9 -4.9 2.1 -Na+ + K+ (mg/l) 20 1.4 -8.2 4.2 22 0.9 -8.6 3.8 HCOj (mg/1) 32 52.0 -240.5 160.0 34 37.0 -213.6 149.1 so4-(mg/l) 20 I ::: -18.7 9.1 22 6.3 -34.4 1'1.6 Cl-(mg'l) 32 -4.8 1.4 34 0.6 -4.7 1.3 TDS (mgl l) 20 85 -338 225 22 63 -302 215 -I Cerna river upstream dowstream Baile Herculane Baile Herculane n I Range I Average n I Range I Average T (OC) 13 8.5 -15.0 11.7 -pH 13 6.95-8.15 7.89 ---ca++ (mg/l) 14 8 7 22.0 14.5 36 13 .4-53.2 30.5 Mg++ (mg/l) 14 0 9 -1.9 1.3 36 0.9-8.5 3.0 Na+ + K+ (mg/1) 8 0.1 -3 8 1.8 36 1.5-' 49.0 14.5 HCOj (mgll) 14 24.3 -77.8 50. 2 36 61.0-117.9 87.7 so4-(mg/l) 8 4 0 -9.0 6.1 36 1.6-65.6 15. 7 c1-(mg/l) 14 0 5 -1.8 1.2 36 5.8-73 8 20.7 TDS (mg'l) 8 42 -113 76 36 121 -302 174 -* = calculated values n = number of observations other han:d, to their great velocity -of running. Most of the surf81Ce waters are Slide flows. On the contNIJI'y, emegen.ce waters ex;hi,bit some lower pH values owing to a prolonged beteen water and l'imestone, the carbonate solution tendilng to equilibrium. However, on the whole, the carbonate 1 waters from the examined area, are mruoh more alkaline than the same kind of water belonging to regions with a higber degree of karsti!f.i-cation, as for instance Padurea Craiului (Marin, 1981) and Anina Mountains (Sencu, 1982).

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5 HYDROCHEMICAL CONSIDERATIONS IN .THE LOWER CERNA RIVER BASIN 177 .The-saturation degree of the waters vs. cat1cite is diretetly reLalt:ed to piH values. The eq_uililbrlUm' sl).own in 'Fig. 3 s.urfaJCe waters: ha.ve a higher supersa:IJtrrate:f deRree than the waters. The equilibrium curves are caaculated aocordi.n:J;? to Langmuir ( 197-1) fO!r' the aveage values of temperature and ionic streal.!(th of the presented types of water. True to the d'ilaogram, the underground waters circulate -espeem in Table 2). Its. total Fig. 1 -Relationship between HCO, and ca++ contents for karstic waters from the lover Cerna l"iver basin. 80 >u 60 i5 40 .... a:: u.. 20 7 (\ 0 0 I I I I I f , 0 I 0 .1 l J \ \ \ pH '\ 9 Fig. z :..:.... Fr:equncy the pH values for. carbonate waters: emergence waters (solid curve) and waters (do.tted curve). 250 200 150 ,,... 0 u :X: 100 r = 0.97 slQpe = 3.1 S percentual of dissolved solids is increased especiaHy in Na+, K+, cr and by the discharge of -thermomineral wurces from BaHe Hercula-ne, with, a high mineralization. Cerna waters is understurated versus calcite on all its len!rl;h. The considered thermonineral sources incLude both natural springs and hydrogeologipaJ drillholes. All the drilled wells show artesiranheads, i-nc:reasing the NOJUrrth to South direotioo, the max.imum value, +45 m was recorded at Sanda (well) 4578 They, do not present uniform chemism. Crucea Ghizelei, norrthmost of them is in fact a mesothermal source and its chemical prQperties 'are very. similar to those of karstic waters. The miner.aJ.izations are gradual.Jly incieasinR downstream, attaining max.imal vaJue.s at the southernmost sources. From aU the thermom'ineral sources, Hercule spring is the most strong>ly affecteld by cold karstic' walters.' Duri!llg the samplinR periods there were recoded. here 12 -Theoretical and Applied Karstology 1983

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178 C MARIN 6 telTljpera'llUi-e fJuctuations .between 17.4 anJd 43.0C and varialtions 18 2 a!)d 93.6 1/sec -Wovarii and Marin, 1984h These .parameters are ql}asi-. surface waters (o) and Cerna river (x) The lines falling from left to right represent saturation _curves. lines divide the diagram into a zone on the upper right -.supersatura-, tion zone, and one on the-lower left -under saturation zone_ The lines rising from left to righlt represen t the attainment of saturation by water in ."open" system for different Pco. values. The curved lines represent the attainment of saturation by water in "closed" system (no C 02 added). Solid lines were calculated .for 10.5,C and 4.13 10-:J moles I -1 ionic strength (average values for :tested karstic Waters). Dotted lines were calculated for 13.2 C and 2.91 10-3 moles 1-1 ionic strength (ave-rage values for Cerna river).

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'f HYDROCHEMICAL CONSIDERATIONS' IN THE LOWER CERNA RIVER BASIN 179 'Spring is t:n fact--the resu'fgenoe-of a cave which is .to be explored on some tenth meters (Povara, 1973). In spite of the karstic component prepondereruce -art; this spring, the limestone dissolution is due an a vrey smaH. extent to the common mechanism of attack l;>y' means of the 1000 500 100 200 1 r=Q.99 slope= 4.43 1 300 mgl-Fig. 4 -Relationship between' ci-and Ca ++ contents for Hercule spring (9th Mar.-26th June, 1982). dfssolved C02 but essentially to tl;le salt This is proved by the very lose correlation cl-a_r.?; ea.++ concentrations 4). Here the_ major anion is chloride which ussuaUy forms, with sodium and potassium, more than 700/o o.f the total dissolrved so1ids (TDS). These ions g.ive to the water a as compared with the ordinary karstic waters, modifying soLubility. and ea++ concentrations can not be corretlated (correlation index 0,005). Some si-. ' milar behaviour is also obvious ,in the case of other thermomineral sour-ces (Fig. 5). These elements SIUJpport the inflow NQrth of Crucea Ghizelei of poor mineralized .waters, at depth, across the ... Umestone body, whioh subsequently 'are di.recied along Cerna Graben, to the thernnomineral deposit.

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180 ,..,..5 !..\ .;.. L u 4 2 250 ,C. MARIN 500 750 r= 0.92 slope =3.63 1000 1250 1 ca++ mgl-Fig. 5 -Relationshio CI-and ea++ contents for the main sources from Baile Herciliaoe. 4. SU:MM:ARY 8 :rh the lower basin of Cerna the carbonate waters of the springs and karstic streams'and Cerna River coexist with chlorltte-sodilc and I reo us waters of the tnermomineral soul"ces to.. BaLle Herculane spa. There !'eisa:ttll-:aticin in calcite for oot6. categbries of kd'rstr,C viatets;1 and 'O:h: hand,. a:r\;al!osed" sys.:. t.hb. Ce:rrui exhibits: tlie 'in' the area welll. as the grea.tes 1fro m Bahle i t.S 'chemism undergOes cdriskl.erarab}e al-ter"ati.bi1s';:' 'd.he .1X) 'the' thermQlllirieral watel".:>. discharge. Ambng the mineral Hei'CU!le sprirtR raises the triost interesting ques.ti4}ns, the ka!ts.th more eill!PhaSized :u Here; the oolt effect determines_ the limestone; dissolution disquisi.ng the prurt 'of the dissolved carbon dioxide.

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9 HYDROCHEMICAL CONSIDERATIONS IN THE LOWER CERNA RIVER BASIN 181 REFERENCES ALEXANDRU Madeleine, BADEA L., BUZA M., DlN.U Mihaela, DRUGESCU C . SENCU V. (1981) -Valea Cernei: Studiu Geograftc, Ed. Aoademiei R.S.R.. Bucure!?ti, 152 p. BULGAR AL., POVIARA I. (1978) -Separation of karstic thermal springs discharge and temperature variations measured at exurgence. Trav.1 lnSt. Speol., .. E. Racovitza", 17; 209-214. LANGMUIR D. (1971i -'The geochemistry of some carbonate ground waters in Central PennsyltJania. Geochim. Cosmochim. Acta, 35, {10), 1023-1045. MARIN' C. {1981) -Chemical composition of carbonate waters Padurea Cra iului, Romania. Trav: Inst. ; Speol. ,E. Racoviltza", 20, 139-.155. POV AHA I. (1973) -1 Contributions a la connaissance des sources thermo-mine- I I 1 ' raZes de Baile HercU.lane. rrav, lnst. Speol. ,E. Racovitza", 12, 337-348._ 1 I I I 1 1 1 pov ARA I. {1980) -Note sur la circulation souterraine des eaux dans les calcaires du bassin de .Cerna. Trav. Inst. Speol. ,E. Racovirtza". 19, 237-241. POVARA I., LASCU C .. {1978) -Note sur la circulation sauterraine de l'eau par le graben de Cerna. Trav. lnst. Speol. ,E. Racoviltza", 17, 143-147. POVARA I., MARIN C. {1984) -Hercule thermomineral spring. Hydrogeological and Hydrochemical considerations. This volume. SENCU V (1975) -Le karst des monts de Mehedinti. Rev. Roum. Geol. Geophys. Geogr. Geographie, 19, (1), 35-47. SENCU V. (1982) -Citeva observatii asupra chimismului apelor carstice din Muntii Aninei. Sit. Cere. Geol. Geofiz. Geogr., Geografie, 29, 42-49. TRUFA$ V., MARIN C. (1980) -Citeva aprecieri asupra chimismului $i calitatii apei riurilor din Banat. St. Cere. Geol. Geofiz. Geogr., Geografie, 27, {1), 149-158. OBSERVAT1I HIDROCHIMICE IN SAZINUL INFERIOR AL RlULUI CERNA Rezumat In bazinul inferior al Cernei coexista atit apele carbonatice ale emergentelor !?i cursurilor carstice de suprafata, precum !?i ale Cernei, cit !?i apele cloro-sodice !?i sulfuroase ale surselor termominerale din cuprinsul s.tatiunii Biiile Herculane. Diferentele de mineralizare dintre aceste douii tipuri de ape sint substantiale, u1timele avind o mineralizare de cca. 10-30 de ori mai mare fata de primele. In cadrul apelor carstice exista deosebiri inrtre cele de suprafatii !li izvoare. Deosebirile sint evidente in ceea -ee prive!?'te concentratiile ionice, dar mai ales la valorile de pH, Apele de suprafatii au, in general, mineraliziiri mai reduse fatii de emergente !?i pH-uri mu1t mai alcaline. In urma evaluiirii calitative, se constatii un grad ridicart de suprasaturare fata de caldt pentru ambele categorii de ape carstice, iar pe de alta parte, este probabila o ciroulatie a apelor carstice subterane preponderent cu nivel inecat. Cerna prezinta mineralizarile cele mai scazute din zona, dar !?i debitele cele mai mari. Aval de Baile Herculane chimismul ei sufera mutatii importante datori.ta deversiirilor de ape termale puternic mineralizate.

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:1.82 10 Alineate in lungul Cern.ei, termominerale nu prezintii un chimism unitar. Sursa cea mai nordidi, forajul Crucea Ghizelei, este de fapt o sursii mezotermalii ce chtroke. foar1te apropiate JC!e ale apelor carstroe: Mineralizaril!!'< Cl'e,$C progre$iV ayal, aitingind valorf ina'X.ime la sllr.sele celel'nieil-sudice: Sondele 4579 4578 Dintre '\Pe termoinerale, izvoq.J,l flercu):e in modul eel mai drastic apt;lor. earsti,ce r.eci1,1n c;iu.d;a preponderen,tei componentei carstice de la aces.t izvor, punerea in a cakarelor se in foarte mica miisuril. dioJLidului de_ dizolvat. lor pusa pe seama efectul).li sare. -(sau ,ionilor straini), f apt ilustrat .de deoseqit de strii:tsii care exista intre -\) ' l 1 I ' H I ' de Cl-!li Ca++: 9. cox;npor.tare ji_ te in eazul .celorlalte surse termominerale. Acest elemenrt confirma faptul ca la nord de Crucea Ghizelei are \ ,... ., '' ' loc patrunderea in, prin. corpu\ cal<:arului a unor .ape slab mineralizate, ape care sint '.iungul grabem.ilUl Cermii spre termomineral. o !the author:: Constatfn MARIN, Institutuz de SpeoZogie ,Emil Racovifa", Str. Moi'a Bucure$til Romaruil8.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 183-194. HERCULE THERMOMINERAL SPRING. HYDROGEOLOGICAL AND HYDROCHEMICAL CONSIDERATIONS BY I. POV AKA, C. MARIN Hercule thermomineral spring aots as the main outlet of a large aquiferous structure -Cerna syncline -induding Jurassic-Cretaceous limestones. Within the limestones body mixing occurs between karstic waters of surface origin and thermomineral ascending waters. This process is responsible for a high instability of the regimes of the yields, temperature and of the spring. 1. LN'DRODUGriON He1,cule thermomineral' 'Sil)ring is situated at the Northern end oi Bail!e Hereulan.e spa, on the right side of Cerna valley, at 150 m elevation, ]ust 7 m asbove the streambed. The thernnominera:l. water reaches the surface through a111 outflow cave, Pe!?tera Hercule, explored on 94 m total leng.th, along which 5 sumps are met, of 1-6 m depths anJCi 2-18 m lengllhs. The outstandiflR charaiCteristics of the slprrng are : (a) dischwge fluctuations, displaying a variation range of 81 1/s, from 17 to 98 1/s; water temperature and chemistry show an inverse dependence upon the discharge, temperature variation being 34C, while that of the caLculated total dissolved solids (TDS) is 2.22 g/1 ; (c) spring water passes from the chlorosold.ic to the ohlorocallicic aLass as the nuctuates w:ittlh the critical point around 65 il./s. The great illllpor.ta.nce of the spring a's the main source of thermomiwaJters of the spa determined the u.ndrertak!'.ng of several research programs, whose purpose was ,the i.dentifkation of the causes of the fluctuating discharge, teiilJPerature and chemistry as wehl as the development of some stabilization solutions. Worth to be menti'Oned are the following : (1918) 'infers the inflow in the thermal source of some cold waters, originating from the Bmestone. M. Pascu 1 by means of radioactive tracers, proves ihe link between two sinking points of surface streams and the thermornineral SOUir!Ce and S u,glgests three alternate possi:biolities to prevent further cold infi11t:r:ation. N. Gol'Open\a et al. 2 start a systernatilc recortling of the dischffilges and the temper.atwres at Hercule 1 2 3 Hydrogeological reports from the archives of "lntreprinderea balneara Baile Herculane" (1971, 1973) and of Intreprinderea de prospectiuni geologice geofizice, (1974, 1977, 1978 1981).

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184 Lr POVARA, C. MARIN 2 spring and suggest the excavation of a tunnel bore in order to collect the cold infi!lt.rations. Vasilesou (1973) the drilllinJg of a welH. in the middle of a geothermaa anomaly de'lineated in the proximity of Hercule .cave. POVARA et ad (1973), POV.ARA. and. LASCU (197t8) anrl G. Simians widely en1arge the .acqui.red information on HerouJ.e hy!drost.r.tro!Jurre, with the latter a:lso suggesting a new conJCefPtu.aJ. on the of the thermomineral structure !from Bii:iil.e Hel'JCiula:ne. 2. CERNA SYNOLIN1E AQUIFEROUlS S'TIRUC'.DURE 4 He:r:cule th:erm01Illi:nem1 spririg emerges ih the southern third of a ia11ge hydrogeologic structure ...,.... Cerna syndline -developed on the ffide of Cerna river, along 25 sedimentary deposilts bel.oging to the 'Danubicin dom18.:.rl ooouring in a synclinal dispos-ition, with a NNW-SSE strike (Fd;g. 1) .Aocoming to NAsTAsEANU (1980) the pe;trograpMc facies of the syncline are mainiy oaribonaJtic (the Do.Q'ger-Tithortic-Bau['emian limestone series) aM (Iu'ta [ayers and 1 the Wildflysh). Sim.rce flysh depos:ltS any 'l.LI}.derw-ourui organized water cirlallillation, the facies the only ones to host the aqui!feroU.S!dOffiii)lex body. Art; its Northern end the syncline plunJges unider Godeam.1 cryst.aJlline, whi:.Ie to the South, in Herculan:e spa area, it has a direot cont1act to Cerna gra:ben. To the Eastand to the West the syncline is bordered by impervious deposits. As a consequence this! hydrogeologitCal s;truatU.lie i::>, .opep. t? an S'Quthwa:rd only,,. towarq the synylun.ge. The fY.)ildl.line' the-appearence J.C?f an ,asymetric trench, w::th its flankJS overturneid eastward, of a great broken t9 :irt, with as we11 as horiwntail T.he mf.lctotec1x>ni.ool determinations made 'evidence of three systems of fissures; ofwhich the tension. and the-shear, (NNE-SSW) one; rpay',be .Cl/croutl"teki for: an underground WaJber di'oo!LaJ#on. ; In the of the syndine on)y' the limestorwsJl of ..... ,J .IJ 'I flan.k, ,str.qn:gly ,overturned to theiRil"8ihen, ,oubcrOIP. They have a continuous dev;e1opmenrt in sutface aJ.ong about 9 km, their total surface bei.ng 0.64 km2 WJthin thcir baldy some CEWes, with oontiziluous outfil.ow, at between are et a,l., 1972) ,: Grota cu located 400 m away and at 375 m wiifrl a outflo,w temperature di.s-, :plays seasonal and .annual varialtions in the ran.Q'e of 49.5--55.5C ; Avenul'Lui Adam, located 215 m away, at 275 m e!Levatd.on, with 'a -st-e,a.m outfJ.ow of amplitude 29.0-46.7C); Petera de la 85 at 155 .m elevatji9:11,_ 'lllSJ.de whkh the rur has lteJiljperalture varialtions in the range 4 Such as delineated by G. SIMION in "Rapor.t asupra st1,1diilor hidrogeologice efeotuate in carstul vaii Cerna ... "-(1978), Archives of the Inttreprinderea geologica de prospectiuni geologice geofizice,

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1 CJ 2 3 4 -+-5 -t-6 7 Q.. 8 ... 9 ... 10 .!\.. 11 'V 12 t 13 -----. Fig; 1. Hidrogeological map of the middle Cerna river basin. Key : 1 -impervious deposits, 2 -karstiflable rocks, 3 -fault, 4 -syncline, 5 -anticline, 6 -swallet, 7 kiarstic spring, 8 -thermomineral spring, 9 -drill hole, 10 -cave, 11 -potllole, 12 -tracer inject.lon point, 13 -underground karstic drainage. direction. (The geology after NAstA sean u, 1980)

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TaE;RMOMlNERAL SPRING 185 caves are met a ,,NNW-SSE strik::ant to the J.1 and. almom pprallel t01the syncline axis. The link .aCrosS. the limestones body, these caves !:rod Ffereule Spring 'WaS by the in]eotidn d 0.5 'kig of fLuorescein di:luted in 800 l of water in the steam outfllow of Grata ou Albmi (June -g-th 1977). The tracer was detected in Heroule 85 how-s later, after a heaJvy rairufahl, disrplayin'R a mean theo;reti&:l tmnsit ve!J.octty of 7 m/h. The limestone strtpe on the eastern syllJOline :1i1ank is crossed by Cerna righ.t-hand trilbutlaries. The flow on streamproved continuos streamJb:. experianents carned out by means of rad10010twe and dyes documented the unflow and velocities <:?OV ARA, streams mflltra.tOO f!ow as well as that dkectly m rai are diredtc-d mainly toward! Hercule spring, by:t also toward the' thermomineraQ soUI'Ices from the SoutJh of the where they are discharged by Apo'llo, Diana and Nejptun and we1ls. 3. HEROUILE THIDRMOMINIElRAIL S:ARING 3 .. 1. The cLischalrge temperature reLatimz, Previous to 1973 the water of Heroullee has been exrploited under an increased head, mainyained by a 4 m high dam buiLt at Hercuile Cave en1lra!ooe. In order tb identify the influences due-to this artifidal supplementary loo.ding ,'of the aquiifer on Heroule as well as on the e:ven southern springs th'e retent:on has been emptiRe-tempera.ture correlations lead to the fohl.o'wi.ng considerations: (a) the increases are dtue to p'rlecipitation' (Fig'. 3), the latter enter the underground drainage of Cerna sjnk:-lme directly from tl;le strrf:aJCe of the eastern flank (a maximurm .as well as from surfoce (700fo. ) ; the discharge nn-, creases }lre proportionatl to the precLpitation vaLues; (1b) bet-ween the start of a rainfall and the increase of the flow a medium time

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186 t. POV ARA, C. MARIN 4 intel"VIal 'of ten hours was 'no ticed : Water fnfi1tratetl in the vaNer, streambed to Rercule in 72,' fc) during tpe maximlln). yield vari,aJtion was 0 A 4 0 80 '120 160 200 I 0 3 240 280 320 360 t =fa-+ 20,78 20 '22 24 26 28 8 "\ I J / / c \..;..,,....:" 30 Fig. 2 -Experimental emptying of Hercule retention between 22ith-30th January 1972. evacuart;ion in.terval, B-C free flow Interval, C-D filling interVIal. 81 1/s, the mmrmum recorded diseha11ge of 17 1/s ooourinJg on 23 th 1982 while the maximum, of 98 1/s, oocured at November 22 ond, 1976 ; (d) the increases ind'l.liCe a corresponding tmiper.alture diminishing (Foig. 4 and 5), which plead's for a cold inflow as their cause The t.h.errntc energy transfer among water and limestone (or among walter and air; as log as Heocule dooin is conrerneld), would provoke deviations fmm thi:s rule. Dis.cbarge increases have no-

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HERCULE THERMOMINEML SPRING ISV with redUICed temperature variation's : between November 26th to 1976, to a yield reduction of 30 1/s acorrli.nWy a 3.7C was noticed. Fig. 3 -Discharge (Q) rainfall (P) variation diagram at Heroule spring. 100 eo 70 60 50 40 30 20. 20 24 32 30 25 Q:' 20 15 I / I I ;'/ 10 5 t I 20 q(Vs ) 24 28 t(CJ Filg. 4 Discharge (Q) versus temperature (tCl variation diagram at Hercule spring during December 1976.

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188 100 I t I I l 'I q I. POV ARA, C MARIN ,l\.r""\ -I I ''" v r1 .-"1/" I fi I" I r' ... -' I I I / I I I I I lA /\.,./ 'I I / \ I v 6 36 32 30 28 26 2 4 I I II IJ ,, "-.,_u ,, 20 I TTl I TTl I TTl I TTl I ror, r.-1, ITI I r.-1, ITI I IT! I ITt I ""' ITTTTTrl"TT1 I I I l I I I,, I I, 1 , ir,-:7 1 /\:' 26 \'I. 1982 Fig. 5 -Discharge (Q) and temperature (t0C) time evolution diagrams for several (instabili.oty) flood p1,1lse si tUJations. 3 .2. Hydroohem};stry Proceecling from the demonstrated fact of the m :xmg of the coiLd waters with thermominera!l water's the li.Jinestones body of Cerna syncline, a detaiil.ed chemiml an&ysis -prog-mm. was starrt:ed at Hercule SIPdTIJg diSIClhavge--tempereture ins'balbiliotty periods, to draw out a rel1ati:on sh:ip !between discllarge and the chemi-cal concentration, as well as to delineate the_. chemical spedes ooncenJtration var:-ation within the mixture of karstic and thermom'ilnerail. waters. The chemical analyses were performed 6 in two series in 1981 .ami 19.812 (Table 1). A preliminary" overview of the analytiaaal results leads to the following conclusions : (a) the main ionic components are ca++, Na+, K+ as weH as Cl-. Their concentration variation is dmnersely propootiona!l to that of the discharges (Fd.g. 6), i.mjpliyng a di:l.u.tion of the hi.Jghly mineralized therrrna:l component by a poorly mi.n.>cralized karst'k wai!Jer; (b) chloride belongs to the thermal component of the mboture. Irts contcentmtion aver.age value in the karstic waters for9m. lower Cerna 5 The spedfied analytical methods are described by MARIN (1984).

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7 HERCULE THERMOMINERAL SPRING 189 basin in only 1.3 mgfo, versus about 900 IniR/l at HeiXmle sprin.g. 'I'he good, inverse, CONel.aJtiion between its CODJCentrati:on anJd yieild Valit'tes of less than 65, l/s. support the idea of a st-able suwlY of,the therma!L componenlt (Fig. 7 a): At dicha:nge values hi:Rher than 65 L/J{ random de-Table 1 Variation ranges and averages of chemical composition for Hercule spring 12th Mar.-22nd Apr. 1981 n I T (Cl 110 Q (1/s) 110 pH 110 C02 (mgfl) 86 Ca++ (rrfg/1) 110 Mg++ (mgll) 110 Na++K+ (mg/1) 101 HCO:i (mg/1) 101 504-(mg/1) 110 ci-(mgll) 110 Si02 (mgfl) 110 TDS (mgil)* 101 n = number of observations calculated vallles Range (Average 22.1-36.9 30.3 .33:1''-79.5 54.0 7.20-7.4 5.6-10.3 8.4 109 272 201 2 6 4 105 373 258 103 131 116 43 102 68 267 935 643 9.0-31.0 20.0 637 -1798 1302 9.th Mar.-2th June 1982 n I Range I Average 99 17.4'-43.0 35.2 99-. 18.,2-93.6 36'.9 99 7.04-7.6!i 7.3 99 2.7-10.8 6.8 99 4!J 353 258 99 3 -7 5 99 31 573 402 99 82 127 107 99 31 120 78 99 52 .,--1407 972 ----99 295 -2512 1820 viations of the therma[ OOII1iPOnent are noticed, both at Cl-and aa++, Na+ and K' : (c) caloium may be mai.nly originated in the dissolved .1:mestone and seC'Ondarily in the des.orbtion induced by the exchange of N.a + and on the clay. Because pf the very good corelation noticed between Cl-and Ca++ concentrations (MARIN, 1983), one may a:dini; (f) s 'ince the average value of . t the St1lphate lowerCerna basin is Jess than 10 mg/1, Versus 70 mg/1 a:t He11cule Spr.in.g, one may infer that most of it is derived from the thermal component, where it occurs as a oonsequence of an almos.t of the dissolved H2S. The ion so;-is even implied in more processes as it noticed, fr.om the poor coreiation of fi:g., 7 c. The same applies to Si02 too.

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190 I POVARA, C. MARIN 1 000 r;ngj( I 20 0 i 100 4 8 12 day s 2 0 24 2 8 3 2 36 4 0 Fig. 6 -Time evolution of the main chemical species concen.tmtions at Hercule spring (1981). '4. r>ATA INTEJRPREmATION 8 Under.grourn.d drainage through Cerna syncline is following its axis displaying mean velocities of 7 m /h. The in-pluts in the aquifer Me both gravirtational, co ;ld waters of surface origin and ascensiomi!l, indrudinR thermomineral, waters (fits;t. 8). The concentra:ted underground flow along the karstic drain of Hercule cave (of wh.i.ch only 100 m are known) is of free surface type. In irt:s southern third the dmin crosses major transverse faults a:lon,_g which geothermal anomalies were outlined. These fault are the part:hs along which the water perietrat:on into the kar':>tic waJters drain occurs. The mixture of the two waters of different origin is discharRed to the huH face mainly through Hercule spring and Scond:ari:ly through the springs and wells from the syncline (Apollo, Diana.). Mixing zone I (permanent) 1s :;ituated li.neament outlined by several caves, displaying steam outf1lows, while Mixihg zone II shows only temporary activity by the rain:fal!l : both are met at' the lowe! of the free surface of the flow in the drain. The ex.:stence of the

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HC('_i 130 mg/l @ 1 1 cL-G 12a I I 1ooo mgfi 126 I I \ 124 I I 900 \ I f so4-.,.: 122 / 1 mgjt / I I .. . : 120 / .. I 800 .\ 118 // ,"". "' ..,"' I I 100 i "' I \' .'; 114 / : !. / I '-= / \' 112 : ;,. / I I -\. 600 \. l I ... 110 J . l. 108 I 1 soo ... 1o6 I 1 ; I :--......, l L ......... 104 I I 400 102 5o '= I .l 100 Ql/s . 20 30 40 50 GO 70 80 30 40 50 60 70 80 30 40 "1.) :1U. 80 Fig, 7 -Concentrations of: (a) chloride, (b) expressed as HCOj and (c) suLphate as a func!ion of the discharge at Hercule spring.

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192 I. POV ARA, C. MARIN 10 Mixing zone Ill could be inferred only by the observation of cl-concentration :eV'Olution for Hel1C'Ule spring ytelds of more than 65 1/s. An attempt to quantify each of the two water components of the aqu:fer was done by BULGAR and POVARA (1978), the subsequent Fig. 8 -Sketch of the conceptual model of .the underground waters circulation through Cerna syncline karstic structure. computations gi.ving for' the thermal component 60.C temperature and 14,9 1/s yielrl values. In order to' stabilize the discharges and temperatures of Hercule spring the dig1ging of a tunnel bore was drain, north of Mixing zone I. REFERENCE S BULGAR AL., POVARA I. (1978) -Separation of karstic thermal springs discharge compory.ents as based on the analysis of discharge,.5Jnd temperature variations measured at exurgence, Trav. lnst . Spool. ,Emile .Racovitza", 17, p. 209-214, Bucha-rest. MARIN c. (1984) -Hydr.achemical ctmsider.ations in the low.er Cerna river be..sin. This volume. NASTASEANU S. () -Geologie des Monts Cerna. An. lnst. geol., geof., 54, Bucharest. POPESCU-VOITE$Ttl I. (1921) -tude geologiq1.1e sur les sources minerales des bains d'Hercule. Ann. Min. Roum., 4, Bucure$-ti. POV ARA I. (1973) -Contributions lr. la connaissance des sources thermominerales de Baile Herculane. Trav. lnst. Speol. ,Emile Racovitza", 12, p. 337-348, Bucharest. POV ARA I. (1980) -Note sur la circulation souterraine des eaux dans les calcaires du bassin de Cerna Ibidem, 19,1p. 238. POVARA et al. (1972) -Observations preltminaires sur les grottes influencees par les eaux thermominerales de la zone Baile Heroulane. Ibidem, 11, p. 355-365. POVARA I, 'LASCU C. (978) -Note sur la circulation souterraine de l'eau par le graben de Cerna. Ibidem, 17, P. 193--197.

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11 HERCULE THERMOMINERAL SPRING 193 IZVORUL TERMOMINERAL HERCULE. CONSIDERATII HIDROGEOLOGICE HIDROCHIMICE Rezumat lzvorUl termomineral HercUle constituie principala descarcare a unei ample structuri acvifere SincllnalUl Cernei dezvoltatli in calcarele jurasic-cretaclce din versantul drept al Cernel. In corpul calcarelor, la nivelul drenului natural al Hercule, se amesteca ape reci provenite din riuri precipitatii, cu ape termominerale ascensionale, 0 parte a acestor ape este drenatli spre izvoarele !?i forajele din sudul sinclinalUlui. Amestecul de ape determina un caracter de instabilitate a debittemperaturilor !?i chimismului izvorului Hercule, fapt care produce perturbari in regimul de utiliz,are a apelor pentru tratament balnear. Pe baza observatiilor masuratorilor geologice, speologice, hidrologice !?i hidrochimice s-a elaborat schema generala de alimentare, amestec a tran!?elor de apa descaroare a acestora la versant, schema care a stat la baza elaborarii unui proieot de stabilizare a debitelor impllcit a temperaturilor izvorului. Address of the authors: loan POVARA, Constantin MARIN, Institutul de Speologie ,Emil Racovitii", Str. Moxa Mihail, 9, 78109 Bucure!;ti 12, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 195-206. L'EAU PLATE , UNE. NOUVELLE RESSOURCE ou: KARST DE.LA ROUMANIE PAR M. PASCU,_ C. MOISSIU, Alina MOISESCU On a identifie recemment en Roumanie les premieres ressources d'eau plate, situees dans le karst des Monts Bucegi, Plfdurea Crailului et CernaM e'ltedinfi -eaux oligominerales -et dans celui des Collines de Tulcea -eaux miner ales. On souligne la tTes bonne stabiUte organoleptique, physique, chimique et bacteriologique des sources de Scropoasa et d'Izvorul Minunilor. 1. CONSLDER.AtTIONiS G ENER.ALFB L'eau soutel'I'laine qui reunit des conditions no.rmales au poirut de vue de la potabilite et qui peut etre ooptee, mise en bouteiLl.e, conservee de cette man1ere une' longue :periode et conwmmee comme teUe sans trailtement prealable; eS'I; connue sous le nom generique d',eau plate". Les standards inrternationaux pour ce tytpe d'eau sont tres exig-eants; ils prevoient : 1 e.au arvec go11t agreable,in.rol.ore, inodore, sans sdimeruts et f;!'az dissous (y rompris le C02 libre dissous ne depag-sant pas 150 mg/tl) ; . oomposi'tioh f chimique ayant oomme hlnites maxima des principaux ions dissous (dans 'le cas des eaux pla.te's minerales) _600 mg cl-/1, 4000 mg HC03-/l, 2000 mg'S04 2-/l, 700 mg Na+ji, 800 mg Ca2+f1, 600 mg Mg2+(1, 5 ing Fe2+ /[ au plus etc. ; ri11in:eraHsation totale au-dessous de 1 g/1 pour les eaux plart:es et de 1-9 g/1 pour les eaux plates minerales ; contaminatiO!Il bactetiologique pr8Jtiquement nuHe; 'Sita:oilisati ;on 'des organol.e.pt iques, physiqus, et Mcteriologi.ques pendant au mains ooe annee apres la date de la mise e n bouteille ; f :c;m'd' nadioa.clif alf-
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198 M.PASCU ET AL. 4 moyenne multiannuelle des -precipita
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5 199 de t-emps, le de:bit capte a varie entre 2,8 1/s et 3,8 1 1/s, quanttite qui represe.nte environ 19-'200(o du deh:t total lq resurgence, le reste '$e deohargeant dans le fond dti Lac de Piatra. 2.2. Proprietes physiques et chimiques Afin de suivre la variation dans le temps -de Ja quaJ.i.te des eaux, on a preJ.eve des echantillons au point de resllll!enJCe a des intervaUes de 1-2 mois, durant une annees, et on a execute des testes ques en deguSJtant ,in situ"' :):.e.s .. ont. ete garoes dans des de laboratoire (lumiere moderee et temperature de l'air comprise entre 18tC et 28C) pendant 1-:-5 mois apres la date de la mise en boutei1le. La conservation de's eeharitillons a ete realisee dans des ordinaires, en verre blanc, brun et vert, avec une1 capacilte de 0,5 1, type ,EURO", etanchees avec des Ca!pSUles metailliques prevues a l'.:nterieur mince couche de matiere plastique, Les cara:cteristiques de's eaux presentent randes ql..L8ntites dans l'eau de l'lzvorul Minunilor et de la souoce .de M.urighiol, tandis que les quantitte.s plus faibles ont ete determi.nees dans les somces de Scropoasa. L'isotope t16Ra presente les valeurs les p1us elevees aux sources de Seropoasa et d'lzvorul Minunilor et une concentration deux fois plus faible dans les sources de Murighiol et de Birza-Toplet (tab. :1). L'analy.se comparative des rcsulrt:ats des dosages hydrochim.:ques compris dans tableau-1 permet de fornnuler les conclusions : les eaux des sourx:es montagneuses de Scropoasa, d'Izvorul MinunilQ'/: et .de.J&. .. No .. 2 de Birza-Toplet awartiennent a la des eoox plates communes (oligominerales), bicarbonatees, calc:ques, ayant un caractere neutre-faiblement alcalin ; -la mineralisation la plus fo11te caracterise l'eau de la source de Murighiol et la plllls faible l'eau d'lzvorul Minunilor; -le contenu le plus elE!IVe en C02 HC03 -et CaH trouve dans la sou11ce No. 2. de qui a en meme temps une mineralisattion totale maximum parmi les eaux karstiques montagneuses (0,4 g/1); le contenu le plus reduit est prsente par les sources de Scropoasa et d'lzvorul Minunilor; -la so.urce de Scropoasa a l'eau la plus alcalinc (pH max. = 8,15) ; --'-le contenu en magnesium et sodium est relativeunent semblable dan8 les source'3 montagneuses, tandis que la source de Murighiol en est beaucoup plus concentree ;

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Llmites comparatives de Ia variation des principaux indicateurs chimiques et de Ia radioactive des s ources etudiees durant I a periode 1981-82 Tableau 1 Indicateur Sources de Scropoasa I Izvoru1 Minunilor I Source 2 de Birza-Toplet I Source de Murighio1 pH 7,70 -8,15 7,10 7,80 7 35 -8,00 7,35 -7 ,7 0 C0 (mg/1) 0,00 13,00 4,40 15,40 0,00 30,80 15,40 -46,20 CaH (mg'J.) 34,60 44,70 15,40 26,90 53,90 74,6 0 71,60 117,00 Mg2+ (mg/1) 3,80 -9,40 3,30 12,80 3 ,3 0 10,00 57,00 -73,ll.O Na+ (mg:'1) 6,00 34,04 2,60 20 47 3,80 30,60 97,55 210,91 Fe2+ (mgiJ.) 0,00 -0,10 0,00 -0,15 0, 0 0 -0,10 0,00 -0 ,10 Hco-3 (mg/1) 110,00 -159,00 73,00 -116,00 183,00 -251,00 366,00 439,00 Cl-(mg)) 4,00 68 80 4,00 10,00 4,00 32,00 276,00 360,00 -(.mg/1) 13,20 69,90 6,20 32,90 5,3 0 55,50 10 ,3 0 123,45 N03 (mg1) 0,00 0,00 0 ,00 8,00 -3 90 -3,00 -10 00 -32,00 N02 (mg/1) 0,0004-0,0018 0 ,0007-0,18 0 ,0004-0,037 0,0007-0,0018 Matieres organiques (consommation de KMn04 ) 10,10 56,90 7,60 28,50 9,50 26,50 7,58 -39,20 Mineralisation totale 216,20 -299,76 133,70 190,13 298,25 -418,50 1016 ,95 -1238, 51 -2JBU i(f.tlg/1) 1,4 -3,9 1;8 -9,5 1,8 -5,2 -4,2 -7,3 (pCi /1) 0,1 -1,4 0,1 -1,5 0,1 -0,6 0,1 -0 7 -'" 0 0 != 'tl n c:: 01

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7 L'EAU PLATE 201 -la concentration en matieres organiques, ex.primee par la consommation de (mg/1), presente un ecart m.aximtun de variation a la source de Scr0poasa, en ne dei=>assant que tres rarement le standard de potabilite. Les resultats des analyses bacteriolo.gique des eaux des sources de Scropoasa et d'Izvodul Minunilor etant tres bons, on apprecie que les matieres organique.:; sont de nature purement vegetale et ne presentent au cours du temps aucun inconvenient sous l'as;petct de la i>otaJbHirte; -l'eau de la source de Murighiol peut etre caracterisee comme une eau plate minerale, non-carbogaZ"euse, bicarbona:tee, sodique, calcique, magnesienne, chloruree, hypotone. Le pH en est neutre faiblem.ent alcal.in et le contenu en et en. matieres organique:; est proche de celui des autres sources mentionnees ; -les composes de l'awte sont dissous en tres reduites, a l'exoeption des sources de Murighiol, ou les valeurs de l'ion NO :l-depassent les limites admissibles a cause des amendements ch:miques appliques dans !'agriculture des augmentations plus faibles et oc:asionnelles ont ete remarquees a la source No. 2 de Bi1 za-Toplet, qu'on suppose etre de nature animale aussi, NOj provenant de cevtains points d'.:nsurgence dans l es vallees epigees. a 'analyse hydrochimique des echantiHons preleves, on a cgale:ment etudie le degre de stabilite chimique des s els les plus labiles specifiques aux hydrostructures karstiques, a savo. i r les ions HCOj et Ca:!+. Dans le tableau 2 on indique les valeurs de la concentra tion de ces ions, a insi que leur diminut:on, exprimee en pour-cents, apres differentes periodes de consel'VIation des echantilil.ons. On a constare qu'une pcriode plus longue de conservation n 'entraine pas implicitement des pertes plus grandes des ions labiles. Quelques exemples sont edifi-No. crt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tableau 2 Stabilite chimique au cours du temps de reau des sources etudiees durant Ia periode 1981-82 Duree de Diminution en Date de l a Date de HC03 Ca1+ pour-cents d e s prise I' analyse (mg;l) (mg/1) conserYa lion ions labiles (mois) HCO: : I 1 2 :3 4 5 6 7 Le groupe des qua/tre sources de Scropoasa 28.05.81 02.06.81 147,0 41,6 28.05.81 28.08.81 135,0 40,8 3 8 2 1.9 26.11 81 01.12 .81 134,0 37,0 26.11.81 02.03 82 133,8 :36,5 3 0,2 1 ,3 18.07 81 10.08.81 134,0 30 8 18.07 81 10.11 .81 Vl2,0 30,5 4 1,5 0,1 13.09 .81 22 09 81 110,0 40,0 13 09.81 18 01.82 110,0 40,0 4 0 0 0 0 14.10.81 1 9. 10 81 153,0 40 0 14.10.81 10.02 .82 153,0 40 0 4 0,0 0, 0 27.08.81 01.09.81 122,0 35,4 27.08,81 28.01.82 120,3 34,5 5 1,9 2,5

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202 M. PASCU ET AL. 8 suite du tableau numero 2 0 I. 1 t 2 3 I 4 5 "' 6 7 Izvorul Minunilor de la Stina de Vale 1 06.02.32 10 02.82 86,0 19,8 2 06.02.R2 05.03.82 86,0 18,5 1 0,0, 6,6 3 26.10.81 03.11.81 79,3 23,0 4 26.10.81 10.12:82 78,0 16,2 1,5 1,6 29,6 5 12. 12.81 23.12.81 91,5 19,4 6 12.12.81 67,1 17,7 2,5 26) 8,8 7 06. 08.81 26.08 81 93,0 26.9 -8 06.08.81 10.11.81 79,1 23,1 3 19,3 14,1 9 10.12.81 15.12.81 78.-l 19,6 10 10.12.81 05 03.82 67,3 15,4 3 14,1 21,4 11 10.07.R1 14.07.81 fl6,0 16,1. 12 10.07.81 10.11.81 fi7,1 15.-l 4 22,0 4.3 13 07.10.81 22.10.81 86,0 15,4 14 07.-10.R1 10.02 .82 67,0 11,5 .-I 22;1 25,3 15 11.06.81 15.06.81 73,5 21,6 16 11.06.81 10 11.81 67,5 19,2 i) 8,2 11,1 Source numero 2 de Birza -Toplet 1 29 01.82 fl2Ji2 82 208,0 58 5 2 29.01.82 05.03 .8 2 208,0 58,5 0,0 0,0 3 29.07.81 07.08 81 195,0 61 6 4 29.07.81 10.09.8i Hl5,0 61,6 1,5 0,0 0,0 5 28.08.81 01.09 81 220.0 57,7 6 29.08.81 10.11.81 2o8;o 57,1 2,5 5,4 10,5 7 I 2-\.12.81 13:01.82 251,0 74,6 8 24d2.81 05.0 _3.&2,,. 232,0 67,8 2,5 7,6 9,1 . 9 2-1.06.31 01.07.01 214,0 56,2 10 24.06.81 28.09.81 201,3 56,2 3 5,9 0,0 11 30.11.81 03.12.82 214,0 63,1 12 30.11.81 02.03.82 207.0 n1,G 3 3,3 2,3 13 14.09.81 21.09.R1 2H,O 70,0 14 14.0!1.81 07.01.82 232.0 70.0 3.5 4.9 0 0 15 15.04.81 20.04 .81 2H,O 70,0 16 15.04.81 17 09.81 2-H,O 70,0 5 0,0 0,0 Le groupe des sources de Murighiol 1 17.12.81 2 1.12.81 427,0 92.4 ---2 17.12.81 10.02.82 427.0 87.8 2 0,0 5,0 3 27.02.81 03.0 :l.R1 415,0 71,6 --4 27.02.81 11.05. '11 415,0 71,6 2,5 0,0 0,0 5 14.11.'11 01.12 .8 1 427,0 101.0 --. .. -6 14.11.'31 10 02 .R2 -125,0 85,0 3 0,5 15,8 7 07.05.81 10.05.81 -127,0 117,0 ---8 07.05 81 17.08.81 -127,0 101 0 3,5 0,0 13,7 9 29.06.81 06 07.81 415,0 R2,4 --10 29.06.81 15 10.81 415 0 80,6 '. 3,5 0,0 2,2 11 30.03.81 OG.0-1.81 3rili.O 101.0 ---12 30 03.81 17.09 8 1 :JO'i.O 78,0 5 16 7 22,8 13 12.08.81 01.'19 81 -127. 0 n,4 --14 12.08.81 07 01.82 408,7 92,-l 5 4,3 0 0 Note: Les numeros d'ordre impairs correspondent aux de et ceux pairs aux echantillons conserves.

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9 'L'EAU PLATE 203 ants : les partes. les plus iln!Portantes ,de l'ion HC03 -seot-Sorut produites a l'Izvorul Minunilor 26,7o;0 apres 2,5 mois de; conservation) et les plus reduites sources de Scropoasa et_ de, Birza-Toplet (maximum 7,8 Ofo apres 2,5,-3 mois de conservation) ; les pertes les .plus fortes de !'ion Ca2+ Ont ete _enregistrees a l'Izvorul Minunilor (maximum 29,6 Ofo apres 1,5 mois de-oonserv-ation) e1 les .plus a Ja source de Scropoasa (maximum 2,5 Ofo apres 5 moW de cons crvatiori). Toutes ces diminutions ne sont pas de nature a derenorer les caracteristiques in.itiales de l'eau. :m faut encor mentionner que les echantill.ons prele-ves au printemps ou en automne et conserves a une plus faible remperature tendent a etre les p1us stables. 2.r:f. 1ndicateurs bacteriolqgigues Au point de vue bacteriologiquc, 'l'ea:u de$ scpurce etudiees a presente des caracteristiq'ues tre$: d::f{i!rentes. D'une les d'Izvorul Minunilor et de Scropoasa restent par potableS apres une conservation d'envirori par:t, 'les eauxj de Birza-Toplet et de Murighiol ne s ont -plus patalbles le meme inwrvalle de temps. a caJUSe de l'action de certains fadeurs d'impur.ification intermtttente. Les donnees concernant le degre de stabilite bacter;iolbgique des quatre sources sont dans le table-au 3. Les d'eau ont ete DegJ;e de stabilite bacteriologique des sources etudiees. 'sources Scropoasa Izvor.ul Minunilor Source 2 de Birza-Toplet Murighiol Duree de conserV>attion (jours) 8:3 90 90 82 I Nombre .de I .gerines/mi -0---,2 0 5-100 :;>300 Noinbre de i:o1ibacillesl dcm:1 <10
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Debits minima probables des sources certaines et potenticlles d'cau plate. (Cv Cs= coefficient d'asymetric) Tableau 4 coefficient de. variation ; Debi'ts moyens de la Elements d'analogie Nombre d'nnnees source (l 's> Sources d 'enregistrement Cv C,/Cy des precipitations Minimum I Moyenne Riviere I Station annuel muLtiannuelle analogue hy:drometriq.ue Groupe des 4 sources de Scropoasa 50 220 80 Ialomita Moroeni 0,29 1."() '"' Izvorul !\1inunilor Fin tina Stina (total source) 30 8 3 Galbenii de Vale 0,20 1,0 -Source No. 2 de Baile Btrza-Toplet 37 100 40 Cerna Herculane 0,20 1,9 Groupe des sources de Mudghiol 20 10 6 Telita Pof) 1a 0,45 1,0 ---------------"' 0 "'" !C 0 c:: t'l >i ... c

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11 L'EAU PLATE 205 moyennes multiannruelles r e{t des debits mesures auxi sources d'eau analogues au point. de vue physiographique, en-eorrelation avee1les ptee'!pitat!ions les debits m:esures 1aux so'Utces d'ealtl r pilate -pendant la periO
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206 M. PASCU ET AL. 12 In multe iiJ.ri, l?i mai ales in cele deficitare din punctul de vedere al resurselor de apa potabila, apele plate obil?nuite sau minerale sint comercializate. Pentru a descoperi daca l?i in noastra exista asemenea resurse, au fost initiate o serie de studii sistematice, complexe, necesare determinarii l?i omologarii rezervelor disponibile, in vederea valorificarii lor. Printr-o progresiva au fost rezervele. aflate in hidrostructurile carstice active reprezentaroe de Izvoarele Scropoasa, Izvorul MinunUor de la Stina de Vale, Izvor,ul nr. 2 de la Birza-Toplet l?i de la Murighiol, care au fost cercetate de ciiltre ISPIF l?i colaboratori !?i au fost propuse omologarii. Address of the authors : Dr. Constatin MOISSIU, Alina MOISESCU Institutul de Studii $i Proiectiiri pentru !mbuniitiitiri Funciare, Sos. 01-tenitei 35-37, 79651 Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), PP. 207-214 NUCLEAR METHODS FOR KARST HYDROLOGY INVESTIGATION BY E. 0. FARCASIU, S. P. STANESCU SPIRIDON Two nuclear methods for hydrokarstic structures investigation by tracers, are presented. The first method uses radioactive tracers and allows a stmul tan eo us labelling of in ore sinkholes, the tracers being surveyed in one or more sources. Tracers shall be concerutrated on ion exchange filters and measurement is to be performed by low background gamma spectrometry using a Ge(Li) detector. The second method uses Indium, under an In-EDTA complex form, as an activating tracer to study the dynamics of walters conltained iJl1 karsts. Detel'Illination of In concentration in water. is carried out by bismuth-hydroxide coprecipita.tion and neutron activa.Uion analysis. 1. INTRODUOTJON The radioactive tracers application for hydrokarstic structures investigation is not a new method, having been used for about 20 years in our country. Bull; more and more severe sanitary norms 'imposed a continuous decrease of radioactive concentrations allowable in water. So, if at the beginning, .the radioactive tracer could be measured directly in the river water, using Geiger-Muller submersible counters and later on scintillation detectors, now in situ measurement is no longer carried out, considering the low concentrations that are to be measured. The procedure more frequently used in the last years consists of waters radioactivity accumuJ.ation at pre-established periods of time on filters made of various materials. For this punpose, na1ural ion ex,changers (poplar dust, granulated cork, ealcinated diatomite, lignite, bentonite) or artificial ones were used (active coal, vionite). These filters measurement within shielded enclosures to decrease the background, allows an accurate measuring of the radioactive content. However, this method can not be used for a simultaneous measuring of more tracers or when the waters natural radioaotivy exceeds certain limits. The Jow background gamma spectrometry application with Ge (Li) detector (STANESCU and FARCA$IU, 1981) allows the resolution of radi,ations from different radioactive tracers. This method may be succesfully used for labelling the wart:ffs passing through the ka1st within a period up to: 40 days (F ARCA$IU et al., 1981 ). These investigation methods application for karstic springs with flows greater than 1 m3fs

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208 E. GA!;IPAR ET AL. 2 is forbidden when the tracer appears in other emergenoes wHh a small2r flow, as there is the possibility of exceeding the maximum concentrations allowable for drinking water. Due to gamma spectrometry application by Ge(Li) detector and to neutrons activation analysis application. a non-pollutant chemical compound could be uSd in studoi.es with traoers in !the karst. This is the InEDTA compound which' can be analysed by a high sensitivity. laboratory method (BEHRENS et al., 1977 ; STANESCU et al., 1982). 2. LOW BAOKGROUN!D GAMMA SPECTrROMETRY WITH Ge(Li) DETECTOR APPLICATIO:tf TO RADTOACTIVE TRACER STUDIES CARRIED OUT IN KARST AREAS 2 1. TRACER CONCENTRATION From all natural andJ artificial ion are used, the best results, for of tracers that become .classic as i31f and 82Br, were obtained by AT-1 Vionite. Filters of 150 ..cm3 capacity h:ave been stand l ardised. These filters ohargi.ng with radioactive ions, accord. inR to the ioni.c content of karstk waters, are performed during a 70-100 hours ;period (except ,for thermal waters). Themaximum retention ef!filcienJCy is obtained at a 6 hours interval. By measuring the filters activity, the values obtained during collection intervals (6 hours) of radionudide concentration for labelling the karstic waters may be established. 2.2. FJ:LTERS MEASUREMENT As the used filters rebain the tracer as well as radionuclides usually found in waters, the filters activity measurement should be performed by a spectrometric device for identification. For the measurements related to. different karst hydrological study a low .backgwund gamma-ray spectrome\ter was used. This device is composed (Fig. 1) of : low background shield of I.F.R. -type, a Ge(Li) I Fig. 1 -Diagram of low background gamma-ray spectrometric device : IFR -the low background shield, assuring a radiation background as small as possible round the detector, by using adequate shielding materials ; D -the Ge (Li) detector for measuring gamma-rays emitted by radioactive tracers ; SIT -high voltage source ; P A -charge preamplifier ; AL -linear amplifier ; AMC -mul.ti-channel analyser ; I prinrt:ing device for data extraction ; XY -recorder for gamma-ray spectra. deltector having 7% efficiency anti 2.5keV resolution at the ooco gamma ray of 1332.5keV and a 4096 multichannel analyser with peri.phemls. The used low backround shield assures a gamma ray backround reduction of about 130 times within 50-2850keV range, obtaining thrus some detection limits of pCi oTder, for measuring time intervals in hours.

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3 NUCLEAR METHODS IN KARST HYDROLOGY INVESTIGATION 209 Besides achi!eviil.g a high sensitiVity ; this deVice ass:ures on one side a rSOlution between gamma lines due to different radioactive tracers used in a multitracer karst experiment (a diiffiC'lllt procedure to be carried out for in situ measurements), and on the either side the gamrr.la lines separation from those .emitted by the radionudides naturally existing in the water, -This procedure allows even the labelling of certain rivers that "wash" the radioactive elements deposits (uranium, thorium, potassium). 2 3 EXPERIMENTAL R,ESULTS The method was succesfully used in the last years for measuring different n.dioactive tracers by which cold or thermal waters in karstic structures were Jabelled. This methiod was suocesful even in case of waters with very natural radioactiovity, as those of Baile Herculane (GASPAR and SIMION, 1 982). We indicate herein (Fig. 2 and 3), with the permission of I. a joint author of this work, the experimetal resulrts obtained wdth two tracers (1311 and 82Br) with which two different karstic routes, that appeared simultaneously in the same spring, have been labelled : Boiu jud. Bihor). Thus, the sinkhole under tracer formation curVle inside Boiu spring is .indicated in Fig. 2 c -... rgoo ,.,, BOO I I I \ I I I 700 I I I I 600 I \ I I I 500 I I I I I I 400 .1. I \ I I 300 I \ I I I \ 200 I \ I .. I l < 100 I I 1/" I I 141. 165 213 235 259 ( h l Fig. 2 -The transfer curve obtained in Boiu spring after labelling the waters of sinkhole under Ilii peak by 82Br-. The F intlna LotTilor sinkhole waters were also labelled byl:lt I on 1978, 07 28 at 17 o'clock. This
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210 E. GAl?PAR ET AL. 4 could accurately i:nrlicate the quarvtity refound in each tracer, for each branch (Fig. 4). . Fig. 5 indicates the gamma-ray spectrum obtained for a filter containing J31J and 8 2Br. _The tracers concentration period, was of 6 hours c 0 c .. 0 c 0 u 0 150 100 50 I __ 138 I i I I I I I I / / / / 162 I I I I f. I I I I I I I I I I I I -I I \ I I I I I I I I I I I I I I f7 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I + I I \ I \ I I I n I 210 232 240 256 264 +(h) Fig, 3 -The transfer curve obtained in Boiu spring. after labelling the Fintina Lotrilor sinkhole .by t:IIJ. l.(l 20 10 t(h) Fig. 4 -The tracer quantity recovered in the tow branches of Boiu spring, separa.tely computed for (the continuous lines) and l:lii 6the broken lines). and .the measurement was performed aft-er 4 days in a measuring interval of two hours. The 364.5ke V line qf 131! was in the indicated spectrum, ;the other lines do pot appear as they have smaLler intensities by one order of magnitude), as well as, 4 gamma lines. of 8 2Br.

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5 NUCLEAR METHODS IN KARST HYDROLOGY INVESTIGATION 211 The quantitative measurements were performed using a reference sample consisting :of ions exchanger resin containing a mixture of two radioactive sources, J:l3Ba and source) that was measured under the same conditions as the ( . c oonet 15 10 0 212pb 1311 364.5keV 82Br 554,3keV 82sr 77o.5 keY 1024 channel numbl!r 2041' Fig. 5 -The gamma-ray spectrum obtained for a s ample containing 1 :111 and "1Br. 3. INDIUM APPLICATION AS AN ACT IV ABLE TRACER IN KARST HYDROLOGY Aplioation of a non-radioactive tracer eliminates these limits imposed by sanitary norms for radioactive tracers. Such a tracer is In-EDTA, succes.:fully used for the latest kars.tic waters labelling. As a rule, the application method of In, as a tracer, that may b e analysed by neutron activation, consists of : -the labelling by a I) impulse with a relatively small quant(t y (o f the Indium ten .grams order) under In-EDT A form an aqueous solution of the sinkhole ; a quantity of about 500 ml water sampling in the examination points, at difierent .time intervals, and the samples transport to the laboratory ; -sample' concentl'ation by copredpitation with ;

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'212 ;E. GAJ;IPAR ET AL. 6 .__.,. irradiation of ,samples to be measured and of reference samples at .the nuclear: 1 .I'leactor using a pneumatic tube system measurement by the speotromertric device indicated in Fig. 1. By the.ronal neutrons irl"adiation, one of the In stable isotopes., il:Jin, forms the isomer 1111min that desinteg:oo.tes itself by a 54 minutes half-time emitting a-gamma radiation series. Indium concentration value in water is obtained by t corr\.putation, by means of .a gamma radiation intensity measurement, namely or 417.0keV one, bath fOT Slamples to be measured and for reference samples. The samples irradi.ation period inside the reactor is of 20-60 minutes, for a neutrons flux within a (0.5-1) X 1Q1:lnlom2.s range, and the simultaneously irradiated samples number may be of 10 ;The samples measuring error may be of a 5-10 minutes ,range. The samples measuring error may be below 10%, according to In concentration in samples, nurrnber of samples simultaneously irradiated and radiation background given by the other in sarn.il)].es. The Indium detection limit in water .is, runder the above conditions, of 1 x 10-12 g/cm3, indicating thus that 1g of In is sufficient for 1abeUing some water volumes af 105-106 m3 '(STANESCU et ;at, 1982). The good results obtained in laboratory determined us to test the tracer in a known karstiJc area The sinkhole (jud. Bihor) was selected to be labelled; this sinkhole was labelled on 1981 with Rhodamine B, by I. and A. JUirkiewicz, .. the tratoer being evidenced in Toplita de source. The. experimental labelling was .performed on 1982 by a quantity Of 0:7 g of In under In-EDTA form. The transfer curve obtained is given in Fig. 6. 0, 16 cpo :s.s (.) 12 8 4 0 20 I 40 60 100 120 140 t(h) Fig. 6 -Variation of Indium. concentration measured in Toplita de spring after labelling .the Dobo!;) sink-h!)le by In-EDTA. The points distribution on lbhe curve confirms the fact that the determination. method used for In concentration is aocurate enough. The flow measurements contributed to carry out a recovered tracer quantity computation, obtaining thus a 0.56 g quantity, but Fig. 5 indicates the fact

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7 NUCLEAR METHODS IN KAAST 'HYDROLOGY INVESTIGATION 213' that the measurements do rtot were peMormed continuousJ.y up to the tracer disappea!ranoe in water. The databeling it was deoi.dEil that some labelling should be performed in karsti.c ,aieas. The advantages of In..:_EDTA utilization as a tracer were strongly evidenced from se;ri.eS of labelling oUJt ,in" karstic areas, mentioning that by application, of 100 g II)._ as a tl')acer ul?-der In-EDTA form, a transfer curve for a 2,5 m3ls' spring was obtained, and by 10 g In. applioa/tion, a transfer curve for a water flow having a totat tnansit time over 180 days, was obtained. 4. CONCLUSIONS The experiments for karsts hydrology pe:nformed by radioactive tracers and activable tncers indicated a series o:f advantages characte-risirug ut,H:sati'on. The low background gamma-:ray spectrometry with Ge(Ll) detector, combined with radioisotopes collection on ion exchanger resin facilitates .a simultaneous measuring of more !Tadios.ctive tracers. Due to this method, information oan be obtained that are reliable quantitatively speaking, by transfer curves plobting for each tracer. The disavantage of the method is that it necessitates a rapid :tJransrfer of the samples to the laboratory (es pecially for short half-life radioisotopes measurement), and it may not be re!l.iable related ,to the recovered tracer quantity when the radioisotopes accumulation factor on the ions exchanger resin .under in field collection conditions, is not known. When short -half-life radioactive tracers are used (the last sanitary regulations do not permit the long half-life radionudides applkation as tracers for karsts), the average rtrans1t period is always shorter I I the real one, because of the :radioactive desintegration the last transfer curve porrtion cannot be measured. The Indium utHisation as a tracer that oan be activated, proved to be a method characterised by high sensitivity and accuracy, aUowing the labelling of karstic springs having large flows. More than that, the tracer water flows labelling t.aving high transit periods. For the same reason (non-degrading process at temperature variations, of lighting intensity, etc.) the In-EDTA samples may be stored for a long time, allowing thus a furtUire repetition of measurements. The disadvanta.Re is a requirement of samples collection and transport to the labo!Tatory and a laborious method for tracer analysis in water. From an economical point of view, there are no great differences between the application of the two methods mentioned hierein. If the In utilisation method is more expensive that the radioactive tracers method, this will be compensated by the Ifact that in fi.eld eXJperiments problems of radiation protection do not occur.

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E., GAI;IPAR ET AL. 8 REFE, R ENC ES BEHRENS H:, MOSER H WILDNER E .. 1977 -Investigation of Groundwater I 1 r 1 If' f 1J r Flow With' the Aid of Indium'-EDTA--=.complex Usi'ng Neutron I t I '' ''! for the Dete1-mination of the T.racer, J Radioanal; Chern., ."(8, 491-498. FARCASIU Q M., GASPAR E'., STANESCU S.P., .I. :__ 1981 -The Use of Sectrqm_etrY and Ions' Exchange Resin1es t? Eiucidate the Origin of Waters from Petera Vitltului, National Symp. on 'Structural Methods' Models' in Ma Relater :Fields, Cluj-Napoca; 25 .Sept: J?P 105-128. GASPAR E., SIMION G. 1982 -Cercetari cu trasori in carstul Cehw, pentru evaluarea influentei lucrlirilor Hidrotehnice asupra apelor termale ; Hidrotehn.ica, 27, 8, pp. 233-246. S .P. 0.. ']("; 198, -Metoda pentru analiza spec trorne trica cu. detector de Ge(Li) a probelor de trasori radioac .tivi cu riiini schimblitoare de ioni -'Reprint ICEFIZ 'RI:i__:_5. STANESCU S.P., GASPAR E SPIRIDON S. b.M., CATILINA R. 1982 :_ Utilizarea In-EDT A ca trasor aotivabil1 in studii hidrogeologice -R:eprint ICEFIZ NP-84. METODE NUCLEAREPENTRU INVES11IGAREA HI;DROLOGIEI CARSTURILOR Rezumat Se prezinta doua metode n ucleare de investigare cu tra5ori a structurilor hidrocarstice. Prima metoda utilizeazii trasori radioactivi permite marcarea simultanii a mai multor insurgente, urmarirea trasorilor fiicindu-se in una sau 11Ya.i m'lrlte eme1gente. T.rosorii se concentrea:j!:ii pe filtre schimbiitoare de ioni, iar masurarea se efectueazii prin spectro'metrie gama de fond redi.IG cu detector de Ge(Li). A doua metoda ut:lizeaza indiul sub complexului In-EDT A c.-a t1asor activabil pentru studiul dinamicii apelor cantonate in ca.rsturi. ooncentratiei de indiu din apii se ,efectueaza rpriri copreci.pitare cu hidroxid de bismut analiza pr: n activare cu neutroni. Se prezintii avantajele !li dezavantajele utiliziirii celor dpuil. metode studiile hidrologice efectuate in ca.rsturi. Add1 ess of the authors: Dr. Emilian 'GASPAR, Dr. Octavian FARCA$IU,, Samil-Petru STANESCU,. SPIRIDON -Institutul pentru Fizicil. !li Inginerle Nuclearii, 5206 Magurele, Romania.

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Theoretical and Appliecl Karstology, 1 (198-t), pp. 215-224 MODERN METHODS IN KARST HYDROLOGICAL RESEARCH A!PP:LICATION TO SOME PRINCUP AI'L KARST SYSTBMS FROM THE SOUTHERN CARPATHIANS BY AI. BULGAR, V. DIACONU, V. OANCEA The high price and technioal difficulties related to the use of the direct methods in the karst water circulat:on study allow for a priorirta.ry use of the indii ect methods especially of the hydrological methods. A case study carr-ied out for two of the mai. n karst zones of the Southern Carpathians points out the possibilities afforded by the hydrological methods. The k81rst water problem is first of an a problem of understanding the groundwater circulation and storage conditions, hence a typical hydrogeological problem. Despite of this fact, only few hydrogeological methods are used in karst investi.gart:ion, especially due to the technical difficulties and to the high price of using geophysical methods and dri1lings in karst areas. The main part of the investigation methods for tlhe water circulation in karst are indirect, among which the hydrological methods .play a .k.ey role. Thus. apparently paradoxically, in a research with an hydrogeologioal objective, the bask methods belong to the hydrology. This is a suppl-ementary illustration of the .complex characteristi-cs of the karst reseal'lch, of the request for the multidislciplinary character of this research. The principal' methods used in the study of the karst may be da<;sified to the goals and the amounts o processed informations in a succession that generally corresponds to the historical development. of these researches. : 1. The aimlysis of the minimum/mean discharge related to the altitu-de of the catchment area (as.a. sy:ntethic indicator of the physiographiool variations with the alrtitude) makes evident the sensible discrepancies bert;w.een these values in the karst areas and the characteristic values for non karstic watemheds Jocated 'in the same geographical con ditions. 'Jhis fact is due rto the different posiltion of the hydrogeological divide an:d the corresponding surface one, wich a deficit or an ex.cedent of the water balance due to the unde11ground karst drainage. (Fig. 1.1). l -' ...

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216 BULGAR ET AL 2 2. The synoptic measurements o:li the river flow have been initiated for a more precise localisart:ion of the points or areas with a significant gain or loss-in the river bed. This is a necessary method especially in the initial research stage, indicating the posiltion of the main ka1st b:(t)= c (t) ,, J]itldt t 0 !m:Ysl 05 --Q01 0 ,150 Vl'0-2 -Q 125 ... 0,100 Q075 L. 0 ..c SENTS 'va..lJv1E OF FLOODEO CAVE A 8 11me PASSAGE Fig. J ip.:karst : 1.1. 0 Minimum/;mean_,runoff related tto the altiotude of the catchment area ; 1.2. -Gain and. loss in the. riv:er bed re:vealed by' synopti<: discharge measurertients; 1.3 .!...... Use of tracers in karst drainage. characteristics ; 1.4. -Recession hyrogr:aP.h analysis ; 1.5 ....,... Tqe .prinj:iple of :flood_ pulse e:xP"el'iments ( after A,tkinson et al. 1973) ; 1.6. -lnput-ollltput analysis.

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MODERN METHODS IN KARST HYDROLOGICAL RESEARCH 217 objects with significant importance from the hydrological point of view. (Fig. 1.2). The repetition of these measurements during the low flow pleriods and !Cl:flter the fl<>OdS aJJ.ows the fi.rst oonsiderations about the hydrological regime of the karst to be made. 3. The use of tracers are probably the most typical me-thod allowing the determination of the main karst drainage directions. Initially they have been developped as qualitative methods (aU or nothing) using dye, radioactive or activable tracers and also floating tracers such as lycopodium spores. ,Recently, the analysis of the breakthraugh curves allows the determination of some of the most impol'tant characteristic parameters of the' water circulation in the karstic aquifers (the dynamic volume of the treservoir, the time constant and the attenuation factor) (Fig. 1.3). The specific ways of interpretaltion of the quantitative data resulting from the breakthrough curves analysis, i.e. the transfer function analysis for the karst aquifers, are treated in a separate contribution. .(DIACONU et aL 1984). 4. The analysis of the recession hydrog!I'aph aJso serves for the determination of the dynamic reserve volume, as well for the discrimination between open flow an? the flow through small fissures (Fig. 1.4). 5 The puJse wawe analysis is a method allowing the use of the natural salt concenJtl'ation as a tracer, the time lapse between the transmission of the flow rate variations and the salt. concentration decrease at the outlet poi!Ilt being used as a 'transport ltime and thus allowing the dynamic resel"'Ve (ATKINSON et al. 1973) (Fig. 1.5). I I! . 6. The input oUJtput analysis for the systems allows the determination of the hydrological parameters of the karst drainage, actually integrating all other methods in a general one, capable of taking into account to a greater extent, the discontinuity and functional non-linearity of the karst systems. For this P11I'POSe, the data resulting from a!J>plying all other above mentioned methods (15) are used for constructing a h y drological model of the karst as suited as possible for the specific ;features of the zone and of the available data. The input element for the karst. system is the inifiltra!tion either a diffuse one through the fissured rocks on the drainage basin, o r a concentrated one, through the sink-holes. in tile river bed. The most simple case. of river bed infilJtration can be solved by usual hydrometrical methods (flow rate measUtrements) and by tracer use. The case of the infiJtration for the entire basin area ['equires t h e computation of the water balance, a difficult operation especially whe n the time increment is of the order of one to ten days. Hence the model has been greatly simplified so that the computation of the water balance components ar.e based on. the meteorological data from the existing meteo stations. A two reservoir model is used (Fig 2), the humidity r eservo i r RU c o rresponding to the surface retentions and soil moisture and the deep reservoir RP corresponding to the proper karst reservoir.

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218 AL. BULGAR ET AL. ffi=RA(1-ALBD),..(.2+.48:. HZ/HD) ETP:.O/ J,.T/(T+ 15) .. (RG+50) J
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5 MODERN METHODS IN KA:RST HYDROLOGICAL RESEARCH 219 This model is similar to those used for computing the recharge of the aquifers or for the base flow formation. {PIETRARU, DROBOT, 1980). In order to determine the infiltration in the deep zone (INF) a computer program is used, its logic being drawn in Fig. 2.3. The vaLues of the characleriSitic parameters the humidity reservoir, RMAX and RMIN are obtained using an optimisation procedure in the prooess of computing the effeotive evapotranspiration ETR and the infiltrations SUMINF. In the :irst step, the determination of the paN11meters RMAX and RMIN is made for a hydrographic basin located on unpermeable ground, a situation in which the variation of the deep reserv.oir reserve RP may be neglected for a suffi-ciently long period of time (a hydrological cyde). In this case the difference DIF = SUMINF -SUMQB between the infi.ltration and the base flow must be minimi1Sd /DIF/ < DIFMIN. For _!:he karst watersheds, DIF represents the water gain or loss by subsurface flow in karst. The operation procedure is illustrated by applying the model to two karst zones of relatively large extensions (about 100 km2 each) in the Southern Ca.rpathians : the Dimbovidoara -upper Dimbovita karst system and the Jiu de vest -upper Cerna karst system. As far as poss:lble, the same sequence (logdoal, as well as historical) has been followed in carrying out the research and in presenting the results obtained in each srtudy area. A. D!MBOVICIOARA -UPPER DIMBOVITA KARST SYSTEM The Dimbovidoan -upper Dimbovita karst system is a representative type of altitude karst, of a medium stage of evolution, located in limestone and conglomeratic formations. 1. Observations of the hydrological regime on the Dimbovita river, downstream of the confluence with the Dimbovicioara river have pointed out a sensible discharge decrease during the low water periods leading to the .assumption of the existence of a karst circuil.ation, draining the infiltrations of the Dimbovicioara catchment area out of the wne controlled by the Podu Dimbovitei hydrometric station, that is toward the gorges of the Dimbovita valley (Fig. 3.1.). 2. The discharge measurements organized on the valleys of Dimbovita, Dimbovicioara and their tribultaries ifrom the karst zone led to the identifi-cation of the loss and gain sectors, to the positioning of the sinkkales and karst springs. For a better knowledge of the dHferent water regimes of the functional divisions of the Dimbovicioara basin, hydrometric stations equi.Jpped .with Jevel gauges and limnigraphs have been installed. (Fig. 3.1.). 3. Between the main loss zones and the assumed points of the water return into the surace circuit, tracing oper.aJtions have been carried out using fluorescein (Valea Seaca Gilg.oaie s.pring, Valea Rea plateau -Izvoarele din Plai, Rudarita ponor Uluoe sp1ing), potassium dichromate (Cheia V'alley -Uluce spring) and radioactive isotopes (Dimbovicioara Dimbovita). The processing of the data gathered from the

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220 AL. BULGAR ET AL. 500 : 400 200 100-1980 400 Fig. 3 -'-' The 'Dimbovicioarra -upper Dimbovit;a karsrt: system : 3.1. Hydromerteorological network and geological structure. : Map key : 1. waters hed divide, 2. spring, 3 .. rain-gauge and stream-gauge-stations, 4. karstic areas, 5. conglomeratic formations, 6. limestone. 1 : iinper-. vious bed . locations:: 1 and, 2, Rudir 3 and 4, Podu Dimbovitei st.; 5 and 6, Dimbovicioara-Gllgoaie st.. 3.2. 'Water balance computation results: 1. Infiltration in th Dimbovicioara basin ; 2. Water oalance in the RiUJ?or basin ; 3. Water gain in the karst' .. seotor of the DimboviVa-valley:

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7 MODERN METHODS IN KARST HYDROLOGICAL RESEARCH Cheia valley' tracings, ll"esu]4:ing in' several specifications for the method of using the tr.anslfet functions for the detenmination of the kitrst circuLation parameters (DIACONU et al. 4. From the analysis .of the discharge hydrographs recorded at' the Gilgoaie and Izvoarele din Plai springs, one may noltice the different regimes of the aquifers belonging to these two sources. The Gilgoaie spring discharge is about 100-300 lis aH year round and the relatively slow and retarded floctuations pointed out a deep drainage for an extended area (V alea Seadi basin). The dln P1ai spring flows .i,ntel'ilnittently, its reaching about 300 1 / s but only fo11 short periods of tame due to the scant nearby supply areC!j and to thesrriaU volume of the karst reservoir. 5. Due 1Jo the faqt that no continuous spring watkr .physicochemical characteristics (tJemper.aJture-!1 ;pH, ionic .concentration, etc.) survey has been available, the use of the impulse wave method In excha:Qge, .a spedru attei\tion has been' paid to the analysis '9f the input-output relationship using the short term water balance method. (BULGAR et al. 1980). 6. The hydrological model used for karst inlfHrt:ration computation has been -:oalibrated _through the balance computation for the basin (50,1 km2 ) located in simi1ar physiogrcuphic.al conditions to those of the DimbovJdoara basin (1201 m mean altitude versus 1195 m for the latter one). From the computations carried out for the hydrological cycles 1980-1981 and 1981-1982, the large karst hydrologic .regime variability has resulted,1 function of the .runoff .genetic faotor modification, wich leadr.; to large differendes between the estimated values for the characteristic parameters of the karst reservoirs (the dynamic reserve, the water transit velocity, the amount of exploitable resources): The volume of water trans-ferred through the karst drainage network from the Dimbovicioara basin to the_l(arst sector on the Dimbovita valley during the computation periods is given in figure 3.2. B. JIU .DE VEST -UPPER CERNA KARST SYSTEM This karst system is one of the most underground links betweem two karst basins. The karst sector of the Jiu de vest is enclosed in the,limestone area of the sourt:hern Retezat mountains, a karst covering about 1100 m altitude difference, located in Jurassic-Cretaceous limestones. The Jiu de vest river, as wehl. as his tributary streams between Cimpu Mielului and are partia1ly or totally drained through the to the Cerna basin. In. the upper Cerna basin the limestones represent a stripe a'long which the rive r flows. IZJVorul Cernei, the main discharge point of the water, frotn the karst aquifer, drains a hydrographic basin of about' "85 km2 whose dis-charges are usually between 0,5 and 10 m :11 s.

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222 AL. BULGAR ET AL. 8 1. The Izvoru Cernei impressive discharge, as w.ell as the temporary drying of the Jiu de vest harve early attracted ,attention on the possibility of an underground karst connection between. the two basins. 3 2 1 a..ntu fvleteo-Stotbn @ 0 I 1982 VII VIII IX Fig. 4 -The Jiu de vest -upper karst system : 4.1. -Hydrometeoro-logical network : Map key : 1. watershed divide ; 2., sprlng ; 3. rain-gauge and stream gauge stations ; 4. deviation gallery Alunu to Cerna ; 5. Dams ; 6. k ,arstic areas. locations : 1. Cimpu Mielului ; 2. ; 3: Cerni!?Oara ; '.4. 'Cerna spring. 4.2. -Water balance computation results,: 1. water balance for both JiuCerna area ; .2. Cumulative infHtration curve for Jiu de vest basin. 4.3. -Discharge hydrograph art; the Cerna spring.

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9 MODERN METHODS IN KARST HYDROLOGICAL RESEARCH 223 2 .. Discharge itp.easurements on the, main valley's J (Scoou Mare, Cernif?oara) and their tributaries point out significant losses through the river bed, either diffuse or localised in sinkholes. Hydrometric at the are carried out for several years. 3. The proof of the underground connection between the Jiu river and the Cerna river has been made by several tracing operations carried out in this zone, denoting a ten days (about 240 hours) transit time. The tracing operations carried out in 1979 and 1982 allowed for the plotting of a breakthrough curve which, in turn, allowed for the compUitation of several characteristic system pat'lame.ters (the time constant, the attenuation ooefficient, the frequence characteristics). (DIACONU et. al. 1983). 4. The discharge hydrograph recorded at the Cerna spring points out its doubJ.e supply sourc;es (Jiu and Cerna), the flood duration being pro-longed with 'ticie, peaks appearing. in some cases. The advanced stage of the karst drainage evolution determines an important underground water reserve and also high transit speed (about 1. km/day), in this conditions the dynamic reserve being evaluated over 3 millions m3 MUNTEANU 1982). 5. As well as in the D!mbovita karst system we don't have for the Cerna spring contu;_uot.is observations 'of 'th-e water chemistry. 6t balance for the 1981-1982 hydrolQR;i!c cycle stands out the very important water. volume in transit between the two basins, 34,2 million m:1/year, in concordance with the infiltrations in the Jiu de vest basin. The dynamk volume affected by the karst circulation is m'ore than 3 mill. m3 that may be considered a minimum value for the karstic reservoir capacity (whose maximum value is about 10 mill. m3). Depending on the economical demands, the infiltrations in the Jiu de drainage area could be to the extin'ction of the surface runoff (200o/o of the actua-l value). Conclusions ac,tu81 hydrological studies of karst the calculation of many parameters in the econOIIDical activities of karst regions. In the hydrological studies can be utilised not onJ.y the daily informations. from the hydrometrical network, but also more specific methods like tracing operations, supplementary streamgauging stations, chemical determination. The adopted hydi-ologic model depends upon the available input data. In the best case, when we dispose of almost all the necessary data for the water data computation by direct measurements, the model becomes relatively simple and the results are in good agreement with the rea1ity. When directly measuremenJ:s on' essent;al elements are missing .the n{odel becomes more being necessary the use of parmeters optimisation methods.

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224 AL. BULGAR ET AL. 10 Computation of' water bal.ance anJd ,of hydrological par.atnaters of karst regions by two or more methods is suitable, in view of decreasing of the costand for better) resuJ.ts in-parameters calculus. The case studies of the two karst regioh's in the Southern CallPcirthians, reveal that for the .. water' balance and parameters I coth}putation we can use only the network stations. Consequently we shall develop ,the search to refinethecomputation model for! a better use of. the direct data and tb. improve the accuracy .of 'the methods. ., BIBLIOGRAPHY ATKINSON. T C., SMITH J. J., LAY.IS J. J., WITHAKER R. J .(1973) -Experiments in tracing underg;ound waters' in 'lime' stones ...:.... Jourrial of hydrology, i9 ,'p. 323-349. BULGAR .AL;, DASCALESCU S : CRINGA$U S. (1980.) -Elaborarea metodicii de determinare 1< fl parametrilor hidrologici de calcul a resurselor ; din .zone de carst -Inst. Met. Hyd.1 .unpublished ross. -25 p. BULGAR AL. MUNTEANU I. (-1982) potentialului hidrologic al f I princi'palelor zone de carst din R.S.R. li!liSt. Met. Hyd. -nnpublished mss ..'..:.. 14 p. DIACONU VJ; BULGAR AL:,i' OANCEA V., (1984) -The' use of the transfer function in establishing the water citculation charaCteristics in the kars. t -:-t'?is volume -PIETRARU, V DROBOT . (1.980) -Model matematic pentru evaluarea alimenta1'ii naturale a pinzelor .de apli._. freatica -Hidrotehnica 25, 8, ;P. 175-178. METODE ACTUALE IN STUDIUL HIDROLOGIC AL CARSTULUI APLICARE LA UNELE DIN PRINCIPALELE SISTEME CARST-ICE DIN CARP ATII MERJIDION ALI Rezumat Costul ridicat !?i dificultatile tehnice ale apliciirii metodelor diroote in studirul circulatiei c-arstice determinii o utilizare prioriltarii a metodelor indirecte de cereetare, din care principalele in studi-ul Circulatiei apelor carstice sint hidrologice. Un studiu de caz aplicat la douii din _principalele zone carstice din Carpatii Merldionali evidentilazii posibiHtiitilc oferirt:e de urmiitoarele studiu.l scurgerii medii !ii mi.nime pe lungii perioadii miisruriitori de debit sinoptice, operatii de trasare, analiza hidrografului debirt;elor, calculul bilantului hidric !?i analiza f unctiei de transfer. Rezu1ta-tele obtinute permit evaluarea potentialului hidrologic al zonelor de carst in vederea adoptarii unor solutii de gospodarire a apelor adecvate. of the authors :, A).exandru BULGAR, _OANCEA, lnstitutul cle M e teorologie $i Hidrologie, $os. 97. 71581 Bucure!?ti ; Vasile DIACONU,' Institutul R 'oman de Cercetari Marine, Bd Lenin 300, 8700 Constanta, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 225-230 THE USE OF THE TRANSFER FUNCTION IN ESTABLISHING THE' WATER CIRCULATION CHARACTERISTICS IN THE KARST BY V. DIACONU, AI. BULGAR, V: OANCEA The intevpretation of the response of a karst system to an instantaneous tracer release (fluorescein or potassium dichromate) in terms of the transfer function -determined as the Fourier transform of the output tracer concentration variations -allows the use of the data resulting from tracing operations in determining the attenuation faotor and the time lag for transmission of the discharge variations between the input and output points. 1. INTRODUCTION The need for the estimation of the role played by the karst area in the hydrologic regime r:esrulted in an extension of the researches ,in this field and, in close connection, to the continuous de.velQPment of the investigation methods. In this respect, the tracer use (dyes, floart:ing particles, radioisotopes), initially employed only for the identifioation of the connection between sinkholes and k
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226 V DIACONU ET AL. 2 2. METHOD DESCRIPTION In the following, the in.put signal x(t) and the corresponding output signal y(t) from the system theory will designate the input and, re'spect;:Wely, the output diSJChwge hydrograph or the tracer concentration curve at the point where it enters and, respectively, leaves the undergrounrli rietwork. For lineilr systems -1in which several input signals result in an output 'Signal equal with the sum of the coiresponding in!di vildual effects -the relationshi p between x and y is given by the convolution equation (IORDACHE, SMIGHELSCHI, 1981) : t""J y(t} = J X(T) h (t-T) dT (1) -oo where h(t) is !the weighting function or the. impulse response of the system. The last name is ,justifield. by the farct that if the input is the Dirac delta function : the output wm be : +oo B(t)-:-{ 0 fort =f 0 oo fort= 0 +oo f ll(t) = 1 f /l(t) h (t-T) dT=h(t) -00 (2) (3) a system is specified by giving its weighting function, since the relation (1) allows the computation o:f the response y(t) for any input x t (t) The weighting funotion <;an be obtain by the of the input and output signals, e.g . when the two discharge hydrographs are known, or, according 1P (3),1 by Pecording the to an impulse, e.g. in of the tracing using instantaneous release me:thod. But the d:irecl inlter.pretiatiori of ting funct'ipn very difficult and, fur:thermore, its USe in the OUqJUt through the convolution equation (1) requires a large amount of oomputation. For theese reasons, the transfer function method : is presently used for analysis. The transfer' function H (w) is the Fourier transform (henceforth FT) of the weighting 'function (STANOMIR, STANASILA, 1980) : +oo H(w) = J h(t) exP,(-jwt)dlt (4) -oo where w = 2if = 21t/T is the pul1satance (radian frequency)r oorres;pon ding to the frequency f and to the period T

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3 THE USE OF THE TRANSFER FUNCTION 227 Denoting by X(w ) and Y(w ) the FT of x(t) and, y(t), Eq. (1) leads to : Y(w) _.:__ X(w). H(w ) (5) Thus, for each Fourie!l component of the input signal, the corresponding component is obtained simply by it by the transfer function value at the same frequency. Because H(w ) is a complex function specified! by its modulm IH(w)l and it phase qJ(w) : H(w)= I H(w) I exp(i (w)) (6) the multiiPlication affects both the amplitude and the phase of the respective component, thus .producing an attenuation and a time delay. Since the FT of delta function equals unity, the transfer function can be obtained as the Four.:-transform of tthe system to an 1.mity impulse, this result being similar with that given by Eq. (3). Also, it can be seen from Eq. (5) that H(w) equals the ratio of rthe output FT to that of the input. The weighting function can be obtained as the invcrse FT of the transfer function. The use of the Fourier transform formulation, establishing a correspondence betwee the time domain (signals, weighting fun,tions) and the frequency domain (signal components, tra.ns-fer functions) has been significantly extended because it allows the determination of the a
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228 V. 'DIACONU ET /il.J. 4 FREOUENCY!cpd) f (cpd) f (cpd) . 5 101 8 00 10 1 2 3 4 5 1 (1 IJV ;1 Fig. 1. Tracer l1 1 ,1 -90 ( \I. r-i g v '_i\.. /. t' curves (a), transfer !miction _J_ -amplitude (b) and phase (c): 0 1 1 l,i ;v -1 1. lake -Bulba river -90 -9 -9 1 i (23 07.78) ; 1. 2. Gaina Vlalley -_180 C _181'i V ( iBUiba cave (1'3.06.79) ; 3 Jiu 1 de vest '...:...t Cerna spring I C C 0 -(10.08.79); 4. Chela river -..,. 2 0 100 -/2\20 "'I 'Uluce S/I)ring (23.10.81) ; 5 -1:5 : -4 75. ( 1 \ B3o .7.. I j Cheia. river (1 km) (24.10.81}; 1Q,05 \ \\, \,\ Q 7. Cheia river -Cheia river \.:-'-j (3 km) (24.10.81) 0 ( fJURs WI 0 oU 0 0 10 0 20 L,O 0 1 0 1 2 3 1. 1, 1,0 1,0 f\' 0.3 Q3 1 \ 0,3 0,3 Q1 0.1 1 \ 0.! Q1 I -Q03 0031 ''-.Q.03 om \ b qo1 I 0.01 qo1l \ Q003,i I QOO Q003!.

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5 THE USE OF THE TRANSFER' FUNCTION 229 ':rhus, the daily variations of, the water supply rare reduced to only. 7% in the Jiu '-=..:. .Cerna system, while .the same. 'Variations pass through' the Gaina short cavity with only i 64% (see Fig. 1). The phase l1ag int1;odU.ced' 'by the karst sy-stems. is generai.ly iocreasing with decreasing periods Fig. 1), but time delay is decreasing. The phase i.nfonp.art:idri. 'here,' obtair{ed, c$er t:t,J.e trarisrlation in time of the so th;j.t the computed time' delay rr:\ust be increased at all frequencies with the value of the tracer arrival time. For the surface valleys (exper.iments 6 and 7), the concentration curves suggest merely a simple transport process, the longitudinal diffusion process having Httle infruence on the results. The f.h.tctuations of very high frequency will be transmitted with little or no a'ttenuation at all (see Fig. 1). 4. CONCLUSIONS The transfer function analysis method applied to several previously carried out tracing operations, points out the type of new .information that can be obtained. The specification of the amplitude and phase lags gives, as a least advantage, the possibility of objectively determining the averaging periods suitable for different hydrologic computations involving both the drainage ('supply) area and the karst sources zone. In fact, knowing the values of the transfer funotion one may try to {Jst:mate the input from the out;put, the former being usually more difficult to measure. It is also possible to fill the gaps in one data series, if the other one is complete. REFERENCES IORDACHE 0., SMIGHELSCHI 0., (1981) -Ecuatiile fenomenelor cle transfer de masii i ciildurii. Ed. Tehnica, 26-1 p. STANOMIR D., STANASILA 0., (1980) -Metode matematice in teoria semnalelor, Ed. Tehnica, 384 p. UTILIZAREA FUNCTIEI DE TRANSFER PENTRU STABILIREA CARACTERISTICILOR CIRCULATIEI lN CARST Rezumat Interpretarea riispunsuJ.ui unui sistem oarstic la o lansare instant.anee de trasor (r-odam..ina sau bicromat de potasiu) J:n termenii functiei de transfer -determinate'! ca transforma'ta Fourier a variatiei concentra1,iei tre.sorului la ie!?irea din sistem -a permis utilizarea datelor rezultate din trasari la determinarea factorului de atenuare a timpului de intirziere in transmiterea variatiilor de debit de la in trare la

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230 V. DIACONU ET AL. 6 Rezultatele .pe baza trasarilor efectuate anterior in mai multe zone carstice (Zaton-Bulba, "alea Uluce, Jiul de vest-Cerna superioara) ilustreaza de detaliere a sistemelor respective, s.11bliniind apliciirii metodel.or moderne de tratare a datelor. Addresses of the authors.: Vasile DIACONU, Institutul Roman de Cer cetiiri Marine, Bd. Lenin 300, Alexandru BUl.GAR, Victor OANCEA, Institutul de MeteOTologie $i Hidrologie, Ploie!iti, 71581 Bucure!iti, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 231-234 THE APPLICATION OF THE NUMERICAL FILTERS IN THE DETERMINATION. OF THE HYDROLOGICAL PARAMETERS OF THE KARST SYSTEMS BY V. OANCEA, V. DIACONU, AL.BULGAR The trnnsfer fWlction of the karst system can be expressed analytLcally as a transfer function for a multistage filter. This approach allows the of some characteristic parameters of the karst system considered as a sum of each of them representing a stage of the niter. Thus a much more detailed structure of the karst systems can be obtained. 1. INTRODUCTION The development of the researches concerning the water circulation in the karst zone arises the problem of knowing the underground aquifer structure and functioniThg. This leads to a large scale use of several new investi,gat1on methods .(BULGAR et al. 1984} some modern data techniques. Among the formers, a particular role is played by the transfer function method, an ii!1'strtlllllent for a more detailed description of the l{;arst system structure, a possible method is to obtain the analytic of the transfer funct:on and subsequently to decompose it in terms of known ssion, it is assumed that it corresponds to that of an RC (Jowpass) fHter composed of n identical stages connected serially (IORDACHE, SMIGHELSCHI, 1981) : 1 Hn(w)=----(1+i WT)n (1) where the time constant T is the product of the resistance by the ca,pa-citance for a singLe sta:ge.

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232 V. OANCEA E"l' AL. 2 From the values of the empirical transfer function, the upper olimit wp of the paS'S band (usually taken at He (wp)/He(0)=1/ V 2 and the lower limit we of the cutoff band (taken such as ((0,1 or, alternatively, at the first side-lobe) can be easily obtained. Assuming He(w) =Hn(w) one can wrllte: P-;_ =n_ log(1 + wp2T2 ) c _2log!He(roc)l ==n log(l + wich lead to the fo1lowing equatipns ,: (1 + wc2't'2) PiC (1 + Wjp2't'2)=0 (2) (3) Aft.er solving E% .li>Y. a-n rp,ethod,.the obtained value of 't' is used in 'Computing the order of the fi:lter : {4) of, !1 is then rou1;1deq to the closes -t. ip.teRer and the corresponding valug of 't' is compUJt _e;d fr
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3 THE APPLICATION OF THE FILTERS 233 SCH I 1981) hence the' corres.ponding :weighting function will be a delta fulliCtion represerHing a translatiort in time.'ln' this way, the time constants must be added tol 'the 1 dleiasureid .transpbrt time. 1 2 3 4 Tqble 1 ChaJ;Bcteristic of the filters used to approximate the! karst system Release and recovery poin.ts Date Zaton lake-Bulba river 23.07.78 Gaina valley-Bulba cave 13 06.79 Jiu de vest--Cerna spring 10 08 79 river...:..Uhrce spring 23.10.81 Tracer dichromalte. fluorescein fluorescein fluorescein I Filter I Time orp.er n constant 3 r1'1 h 3 1 62 h 3 11,71 h 2 3,95 h 5 C.heia:riover-Uluce spring. 24.10.81 dichromat' e 2 7,95 h 6 Cheia river-Cheia ri'Ver' (1 krnl 24.10.81 dkhromate 16 1 9 min 7 Cheia river-Cheia river (3 km) 24.10:81 dichromate 8 6,1 min With the parameters given in Table 1, (Eqs. (1) and (7) allow the complete determination of the analytical ex.pression for the normalised transfer and, re.siPeotively, weight:ng functions. 4. CONCLUSIONS Assuming that the transfer function of a karst system can be approximated by that of a multistage resistance-capacitance fHter, the breakthrough curves obtained from an instantaneous tracer release allow the determination o f the filiter parameters. The analytical expressions for the transfer and weighting functions are easily used in the computations for different hydrological series. Furthermore, they give informations about the structue of th karst system bUJt, in this respect, the analysis has still to be done, in order to establish a straightforward relationship between the m.ter structure and the karst network one. REFERENCE S BULGAR AL., DIACONU V., OANCEA V., (1984) -Modern methods in karst research. Application to same principal karst systems from the Southern Carpathians -this volume. CALIN S., DUMITRACHE I. DIMO P., (1978) -Automatiziiri electronice. Ed. Didactica lii Pedagogica, Bucureliti, 388 p. DIACONU V BULGAR AL., OANCEA V. (1984) -The use of the transfer function in e stablishing the water cir culation characteristics in the karst -this volume. IORDACHE 0., SMIGHELSKI 0., (1981) -Ecuatiile fenomenelor de transfer de masii ciildurii -Ed. Tehnica, Bucureliti, 265 p.

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234 V. OANCEA ET AL. APLICAREA FILTRELOR NUMERICE LA DETERMINAREA PARAMETRILOR HIDROLOGICI AI SISTEMELOR CARSTICE Rezumat 4 Functi a de transfer a sistemelor carstice -determinata prin calculul transforma'tei Fourier a ourbei de variat1e a de ie!?ire a un:ui trasor injeotat instantaneu la intrare -poate fi exprimatii analitic ca functie de transfer a unui filtru. Aceasta. abordare permLte determinarea unor parametri camoteristici ai sistemulr1i analizat, oonsiderat ca o sumii de subsisteme, reprezentind fiecare Un etaj al fiUmlui. ln aceSt tel, se obtine, un grad superior de debaUere a strucJ .urii si stemelor carstiJce. Adresses of the auth:ors Victor OANCEA, Alexandru BULGAR, Institutul de Meteorologie $i Hidrologie, $os. Bucure!?ti-Ploie!?h 97. 71581 Bucure:'iti; Vasile DIACONU, Institutul Romdn de Cerceiari Marine, Bd. Lenin 300, 8700 Constantia, Romfmia.

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Theoretical and Applied Karsto!ogy, 1 (1984), PP. 2:35-238 ' SUBTERRANEAN STREAM PIRACY IN THE JIUL DE -CERNI$0ARA KARST AREA ROMANIA :BY G. PONTA, R. STRUSIEWICZ, G. SIMION, E. GA!jiPAR This paper reviews the geological and tectonic factors influencine; the karst geohydrology of the Jiul de karst area of the western part of South Carpathians (Rete.:at, Godeanu and Vilcan Mountains). A trace with In-EDTA of 13350 m straight line lenght across limestone is presented, 'nle karst area which is in this is situated on the upper part of Jiul de Vest and valleys. These rivers form an na.turaJ boundory between the a.lp'ine massifs Rete.zat and Godoeanu on side an:d Mountains on the other side and co-llect both normal surface ckaina.J!e waters and subterranean streams of the karstic area. Upstream of the confluence of Buta valley with Jiul de Vest river, the Juras!-c limestone for.ms an upstanding plateau surface in the Retezatul Mic Mourutains (Piatra into which an extensive dry valley network incised. The right tribuba.ry of Jiul de Vest valley collects water from the Northern slopes of Vilcan Mountains, which is going undergrouilJd through swallets along the main valley. The karst area has been heavi'ly glaciated with glacie:n circus cutting deeply into the limestone and nonlimestone rocks. The ice aJ!e g-lacier has modeled the Soarbele va11ey, Gauroane vaHey and Scorota valley. In the first valley is fonne'Ci a classic example of moraine in the back of the J urasic limestone and in the second is formed a Rlaoier circus only in the limes tones. Geology. The geolog:cal structure of the area can be considered to con6ist of two major tectonic uni.ts named in Romanian Autohtonul Danubian and Pinza Getica. In a simple f.ield approach the geology can be considered to consist from two elements -the older basement beds consisting of crystaJline rocks and granirtes on whi:ch the Jurasic beds overlying. The Jur.assioc beds are formed by Liasic sandstones undelyinf! the Middle Jurassic-Aptian limestones. The Middle Jurassic-Aptian bed-s are formed by limestones and dolomite strata disposed in a synclinal struc-ture with the Southern slopes crossed by a main fault. This fault is not a simple one. It forms a system of faults where the main one const:tutes

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G. PONTA ET AL. 2 the boundary between the limestone and the crystalline rocks .and the second fault, parallel with the first consists rthe talveg (bed) of the Jiu river, on wich .appear many 1a<:tive1 and dry swaUets. Uthologically, the rock is mai.rul.y stratified into 15-20 em beds of pale gray to cr-2arn colour. The direotion of slopes is to South in 40-60 degree. The thickness v.aries widely from 1500-2000 m in Retezatul Mic Mountains to 200 m aro:ui}q Oe:t;na Spring .Along the saddle and valleys are' lruwe areas of rocks (sandstone, clay, shale flysch formations) ovecly,ing the JuTassic limestones on which .appeared :springs form streams before flow'inR into the iiiPd :sinking in -the. Stwallets, The. age .pf these rocks is Cenomanian-Senoni1an,. The karst area is bounded to the South by a major system of faults zonec. The Cernfi -Jiu fault. and .lithologkaly variation within the limestone have an been shown to the present day hyrlrology. The of and acti"ve swalletts on a vertical site, along Jiul de Vest valley is the effeot of Cema-Jiu main fault system input and resurgence location. Hidrogeology. The de k9J."st is about 41 km2 and contains 10 .active swallets, most of them were. to:-ibutary in the summer 1982 to .the Cerna Sprlr;J.JR. The, froi:n Jtiui d,e Vest Vlalley_ was tested wi:th-dye'tracers (the injection site m the confluence of Jiul de Vest river with Ursului river), by POVARA (1974). He has used which appeared in the Cerna Spring after 1p-12 days . ' \ .. . _In The, Geologicfll and Geophysical Prospec;tmg Enterpnse (l.P.G.G ) i1,1 with I.F.X.N. ma.ke a tracer: expe7 riment with In-EDETA in the Scorota swallet, the inlet beling situated 13350 m Sltrai1ght line length across and. 700 m di.ferel;llCe level up to Cerna Spring. Scorota on the Northern fla11k of the ;Retezatul Mic Mountains formed, at ,the of the imPermeable Crystalline Rocks and the J.urat3sk Limestones, which continues dry l;leyond the mosrt; down strea, m is: 'theh it In7ED':f.A: was, used for the tracing. was, injected upstream of the highest stream sink amounts varying between 20--,-30 1 / s,. Samples were collected at Cerna Spring and on the Jiu valley, downstream the boundary with the 1,10nlimestones rocks. $amples f:t:equenci varied between and'l2 hours on flmv arid day's dye injection. 'In the gth of) Hi82, 100 g of ln..:EDTA was injected. SariJ.ples coUected I show thlat thf Of the flow was only to Cerna Sprlri.R. The first' s .ample with I:,:..ED'I:A appeared. after 10 days 'since ii}j&tion, and the last one: after 38 pays froirn trac'er injec l tion: The through the Cerna Spring of the tracei was'2S days artcf w ete: ;6a1culated for the time of the first arrival till the 38th .:days,' He cause we: tryi to set .if all' the tra;cer is.' going r.through the Cerna Spring, we have taken the measl!lrements of resurgence discharge from

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m;o_ e\ICO AGE Cerna Spring UTHOLOGY F.ig. 1 -Gt!ologic map of the klarst area of Jiul de the active swallets in summer 1982 and the trace indicated. Geology is after POP, 1963 Key ; 1. geological boundary ; 2. faul-t ; 3. glacier circus ; 4. overthrust boundary; 5. moraine; 6. river; 7. -temporary river; 8 swallet ; 9. flow direction of subterranean stream established by tracer. Number on the map. 1 2 :l 4 5 6 7 8 9 10 11 Points name Scorota Swallet Jiu Soarbele Swallet Soarbele II Swallet Scocul Mic Swallet Fundoane Swallet Lacul RAtii Swallet Sturu Swallet Turcineasa Swallet Suspendat Swallet Cerna Spring 25 30 35 Discharge Distance to Altitude 1/s Cerna Spring (m) 1390 m 20 13350 1100 15 12250 1530 17 8570 1200 0.2 8480 1270 1.5 9250 1200 0,5 9750 1<330 0.1 77.SO 1330 10 6800 940 9 4160 850 2 2240 700 1300

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3 SUBTERRANEAN STREAM PIRA:C"'Sf .'IN THE JIUL DE VEST -237 I.M.H. The resurgence discha.rge was .cauntinually measured usinJ;! water level recorder at Cerna Sping. DiSICha
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238 G. PONTA ET AL. 4 jurasic-cretacidi) Getice (cristaHn). Calca:rele suportate _de depozite detri.tice liasice acoperite de forma1tluni-cretadce in facies de cuprind douii-orizonturi, unul. inferior -cu stratificatie centimetr-ica altul superior, de culoare Ele sint dispuse intr-un orien!bat E-V, cu flancul sudic faliat. Suprafata este, de 41 km2 in oare au fost identifieate 10 ponoare active in anul 1982 Caire in mare parte se dreneazii spre Izv
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Theoretical and Applied Karstology, 1 (1984), pp. 239-242 SUBTERRANEAN DRAINAGE IN THE UPPER PART OF THE VALLEY (APUSENI MOUNTAINS) BY G. HALAS!, G. PONTA The SighU?tel karst area is about 15 km2 and contains springs and swallets and more than 6 000 m of maru>ed cave passages in 160 caves. The relation between two main caves of the right side of valley is presented. The drainage network is evealed by a dye-tracing experiment, which demonstrated the connection between two caves with 410 m difference level between enrtrances, heine one of the greatest potentional of Romanian caves, il.f it will be explored. The ri.ver is r.Lght side tributary of Negru val!ley, which crosses the Western Oal1Pathians in the middle of them. The upper part of the valley is formed on Jurassic limestones in which 160 caves are known. At the boundary of the limestones, swallets .appeared. The main inlet of the study area i.s the cave Dealul Secaturii, which is possible to have two outlet springs through Coliboaia cave and cave. Dealul Secli.turii cave. The cave is situated on the right side of the Magura v.ailley, which is a ri.ght side tributary of the Sighi!?tel valley (entrance aUitude-970 m). It is an inlet cave with a network developed ma';nly on the bedding plane between the limestone and the nonlimestone rocks. The impermeable rock is formed by brown and black clay and shale disposed in continuous stratified beds, : 3 to 10 em in thickness and the slope varli.es between 20-40 degrees, these being the principal facts which determine the average slope of the cave floor. In this way the cave with 1.450 m length is descending to 230 m on the bedding plane slope (it is a bedd:ng plane cave). Four vertical drops of 10-15 m height exist in the cave caused by the fault system which breaks the continuity of the layers af rock. The cave network is based on three underground rivers which have their sources in the same surface Magura valley. The r-iver crosses a zone affected by the faulrt system. As a result of this, three subterranean rivers which after their positions are named the Northern river, the Middle river and the Southern river are formed. The eD.JtrailiCe of the cave appears on the Middle rivex:. Each river forms on its way larg.e well-decorated gaJ.eries and chambers. Their jun.ction in the Confluence Chamber (-176 m) forms a main stream which flows to the actual end' of the cave (-230 m).

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240 G HALA SI, G. PONTA: 2 1000"'-0 \ \ \ \ \ \ 0 0 0 8 0 0 gt 0) ) 0 0 ... fiJ 0 I Ill

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3 SUBTERRANEAN DRAINAGE 1N THE SIGHISTEL VALLEY 241 Coliboaia cave: It 'is an outlet cave, situated at 560 m alitttude', on the right side of Sighi$te1' Valley. This is1 -crossedrby a sbream which flows 'fh!IOUgti' wide galeries and chanibers conheciro by narrow passages, f.}ooded nearly: a'H.!'the J-ear'{duck under)'. The is at 1066 m froflll the .entrance and a difference I!ewl of -fL'l5 m The stra:-ght line dis tanoe across the lime$tone between the e-nds of 6f _the' two oa'Ves 680 m, Oil a differerH:e'level of l75 nf:'.'rpejuhction of these caves gives the. possibility the ca\re from Ro-riul.n:i a -eel with the first one. Magura cave is considered to be a typical phreatic cave. In this way these caves form only one cave system and is possible to say that the genesis of Magura cave has two different periods -a main phreatic period and a secondary vados-e one. Magura -cave presents a network vvith large galeries and chambers, being the cave with the greatest volume (m3) of galertes on 1m length of passage. This part of the karst area has no other surface river or adive swallets. Study of the sink-resurgence system suggests that two outlet carves catch the water from the same inlet cave and from the percolation input water from a 5 km2 area. The subterranean drainage was dye-traced with Rhodamine B, which was injected in Dealul Sediturii cave corning out in Coliboaia cave. The result of the dye-trace is only qualitative. The subterranean drainage between Dealul Secaturii cave and Picave has nat been demonSitrated. It is possible that stream is an output spring from the s1orage wat-er infilled fissure supplies by percolation input. DRENAJE SUBTERANE IN SECTORUL SUPERIOR AL VAil SIGHI$TEL (MUNTII APUSENI) Rezumat In oarstul vaii cu o suprafata de aprox. 15 sint cunoscute in prezent 160 de pei?teri, total'izind peste 6 km de galter-ii. La oontactul calcarelor jurasice cu rocile impermeabile se formeaza ponoa1 e, dintre care eel mai important este din Dealul Secatu.rii (970 m altitudine). a carei retea este dezvoltata de-a Iungul celur trei rluri subterane ale caror ape provin din valea Magura. Confluenta acestora este la -176 m, sectorul aval fiind format de riul pina 1a cota -230 m. Pe$tera este dezvoltatA !Pe un contalctt litologic intre caloare un impermeabil ]orma:t din marne, argiil.e. Lungimea .totala de 1450 m galerii .pAstreaza inclinarea 16 -Theoretical and Applied Karsto!ogy 1983

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242 G. HALAS!, G. PONTA 4 stratelor din_ talveg, aceastii panltA fiind intreruptli de trei vertioale de 10-15 m, datorate sistemelor de fracturi care afecteazli patul impermeabil. Printr-o trasare cu Rhodanninli tB s-a dovedit eli apele din ponor rea par in pe!?tera Coliboaia (560 m altitudine). Pe!7tera Coliboaia este cunoscuta pe o lungime de 1066 m, .terminusul fiind un sifon care se aWl la cota +15 m fata de intrere. In apropiere se afla o alta .pe!?tera debitoare .p'e!?,tera Pi!?Qlca cu o lungime d e 290 m Deasupra acesteia se dezvoltii partial reteaua de galerii fosile, tipic freatice ale Magura. Intrucit in bazinul de :receptie al celor doua emergente (cca. 5 km2 ) nu se ounosc alte ponoare, nu s a putut inca determina daca Pi!?olca este alimentaJta la rindul ei de din Dealul Secaturii sau doar de apa de percolatie. Addresses of the authors: Gabor HALAS!, St'l'. D. Cantemir 77, BL C4, Sc. C. Ap. 57, 3700 Oradea; George PONTA, Institutul de Geologie Geofizicii Str. 1, 78344 Bucur$ti, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (198-t}, pp. 243-246 PRELIMINARY CONSIDERATIONS ON THE PROJECT OF A MULTIFUNCTIONAL HALL BUILT IN THE CAVE OF MEZIAD BY P. MATOS One of the most complex possibilities for the oapitali_sa,tion of the underground medium -the multifunctional hall built in a cave, the basic qualities demanded, th,e real possibiliti'es offered in the prosed cave -Meziad, here aTe the ;topics of a pleasant and a t"
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244 P. MATQS 2 rium, from the ancient Greek amphitheatres, to the most modem performance halls, where the stage is iincluded in the auditorium and the audience is directly participating in the elapse of the performance. At any rate, the most important thing is the perfect visibiLity towards the stage, and in this respect the best halls are, those built in amphitheatTe form or, at least, in slope (TARNOCZY, 1982). The space of Meziad assure's, from. this point of yi.ew, genuine conditions for the construction of a well--sloping auditorium with a good visd..bility. ' b) The relation between the arch,l.tectural style and the destination of the hall. By all means, classic:al music is not exactly the best one for a Sport-hall, nor a play by Shakespeare for a circus. On the contnary, according to some psychologkal. experiutents, the reception of the af1tisHc message is very much by the medium where .the audience is settled. For a mult:functionaJ. hall, that is a problematic question, and, perhaps, the stylis!J;ic neutrality or the eclectism is the right solution. In our case, the medium is absolutely neutral in style or temporal reference, so just' the experiehce will reval what kind of performance is more adequate: Anyheiw,' t the iri'1 the musical iUustration of slides and fi1ms 'caves suggests a prefer:ence f.or and Baroque works, but this isn't excluding, certainly, other styles. C) The acoustical condi1tions of a performaruce hall 1. The tLme of reveJ."bei'at:on (T) represents the necessary titne for the diminuti!On of the sounds'. intensity after the cessation of .the emissd.on, with 60 dB. T is inv.ar.,iab1e: in, each point of the haH, . but directly dependent on the volume of the hall and inversely .proportional with the value. of the sound-abso.rbtion. ALso, T ;is cuonJditioned by. the frequence. of the sound. AJt the same, time, T is proportional with J the intelligiand this is :a great .pr.oblem for a multirfunctional. hall: fol',. : a short T w:ll, be Javor:able: :for theairal. produc.tLons but. not, at all; for symphonic m11sic, and vi.ce-versa. Statistic.9.lly, an optimal T for. a multifunctional hall, full '6f people, ill about 1. '1.::.:...2.2 .. (BUICAN, ; T ARNQCZY, 1945). Conoening the hall of Mezia'Cl.,. for inojttst. a t'\'leoretical' r:r. 9n a. very' arbitt:ilry ma:the:rnatical n;iodel, and thfit is about 3.3 s, for. an ,empty The auditive in the, have demonstr.ait yet 'a more ;r.educed value, optimal for\ instrumental" and vocal music (unmeasured, but probably 2' This is tbe ,of the .hall; i 'ts asisymeti'ic form; the, :multhide of. with, other Sipacs eql:Avalent. lOOOJo sound and a}so 'absorbt.ion .the greatPJasse.& of. air with a V:ry ):li.g.h' degree pf relaive .. .. (TAR,NOCZY, 1945\ It is a welcomed thing to emphasize here some other,. acoustical advantages offered. by the hall, with great influences for 6ur project (WINCKEL; :. :-:-the g:r'eel;t of tl:te .. rep()rted>to tht::. PRSsible ;number of f')ea.ts, ,prov.iping conditio.ns like .. in a (30 ,com--J.) '.J \.)' J pared with just ... iri 'an usual haJ:l) : ; the .. pljlc:l of the:. hall (about: 30: ni) assures a. good s6und-transmission, especially

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3 MULTIFUNCTIONAL HALL IN "''HE CAVE OF MEZIAD 245 for the refleoted l;joul!ld&; a increased pltically a good one, tpo). -The diffusity, or the uniformity of the sound transrnisslion> in all directions, and in f,requ,encial tiossible_ 1 is certainly advan.ta:ged dn Meziad, the being away from walls C'9rners (a wall increases the sound energy with about 2.2. dB, a corner even with 9 dB). On the !.Second hand, there is not a pit region, which, generally, is worse in diffusity (BUICAN, 1958). ' 4. If a part of the auditorium is settled between the stage and the isodynam'kaJ. line -the line where the dLrect and the reflected sounds are equal in intensity -there is a worse sound-reoeption : the sound of the closer sources is heared louder than the dllitarut s. On the contrary, there is a good reception on the other side of the line. In our cave, the isodynamical Line has a correct position and, moreover, the fact that the auditorium is relativrly near.by the cehling, assures a very dear reception and a fine sentiment of presence (WINCKEL, 1965). 3. Conclusions. Certainly, we presented just some preliminaries appropriate for a starting-i})Oi:nrt in a capitalisation of a cave. And, without any doubt, this can be like many other demonstrated projects -a .considerable success, both in the touristic and the scientific -protective sense of the rational of the Romanian karstic landscape. REFERENCES BUICAN G. (1958) -Elemente de Acustici'i Muzicali'i -Ed. Tehnidi, Bucure!?ti, 376 p. RUSU T., RACOVITA GH., CRA::IUN V. (1981) Pe$tera Meziadului -Ed. Spo1,t-Turism, Bucu.re!iti, 42 p. +68 foto. TARNOCZY T. (1945) -Fizikai kangtan -Egyetemi nyomda Budapest, 172 p.

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246 P. MATOS 4 TARNOCZY T. (1982) Zerpei akustika -Zenemiikliad6, Budapest, 448 ;p. WINCKEL f. (1965) -Les qualites acoustiques et electroacoustiques des salles de concert d'avant et d'apres guerre. Conferences des journees d'etudes, Festival international du son, haute-fidelite, stereophonie Ed. Chiron, P,alris, p. 68---:-77. CONSIDERATLI PRELIMINARE CU PRIVIRE LA PROIECTUL DE AMENAJARE A UNEI SAL! M.ULTIFUNC1.1IONALE IN PE$TERA MEZIAD Rezumat Pornind de la oontextul actual al speologiei de 1a variatele posice pot fi adoptate in valorifioorea turistld a unei lucrarea propune, oont de turLsticii, conditiile 'BICU!Stice exisunui proiect de amenajare turistica, real'izarea unei siiH in Meziadului. AlMuri de studiul unei burue siili de spectaoole -raportul spatial scena-auditoriu, relatia stil arhitectonic -destinatia salii. cerintele acustice determinante ale unei sali -raJpOrtare'a acestora, teoretica practica, la conditiile oferilbe de in cauza, lucrarca prezinta un sumw capitol de solutii constructive menite a faciUta exploata'I'ea la maximum a resurselor naturale ale mediului carstic, totodata a pnoteja cit mai bine peisajul inedit al acestuia. Address of the author: Paul MATOS, Cercul de Speologie ,Emil Ra covitii" Cluj-Napoca, Str. Clinicilor 5, 3400 Cl'uj-Napoca, Romania.

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Theoretical and Applied KarstoZogy, 1 (1984), PP. 247-248 NOUVELLES CONTRIBUTIONS A L'ETUDE DE LA GROTTE DE LIMANU PAR P. MENESI (Texte abrege) Le travail presente les resultarts des recherches effeotuees par l'auteur en 1982 dans la Grotte de Limanu, recherches a la suite desquel-1es on a decouvert 804 m de galeries noU)velles et qui ont permis ainsi une meilleure connaissance dtu labyrinthe souterrain de cette cavite. La grotte s'ouvre sur le versant sud d:u Lac de Mangalia, a une alti:bude absolue de 26 m, dans des calcaires kersorocns. Le reseau souterrain, dont l'extensi-on est de 358 m, a un coefficient de ramification exrtrememen.t elreve : 11,7. La genese du labyrinthe est compL:quee car, en partant d'un reseau naturel (qui peut etre reconnu au voisinage de l'entree actuelle), un systeme complexe de galeries et de salles a ete excave en antiquite. Si la morphologie des galeries naturelles est commune, celle des galeries anthropiques est, par contre, tout a fa:t caracteristique, l'aspect le plus parttculier etant represent, outre la section reguliere et symetrique, par des elements de decoration sculptes sur les parois, dont la forme bilobee les fait ressembler a des fleurs et qui paraissent constituer des signes de marquage des galeries. Le labyrin'the anthropique de la Grotte de Limanu a du etre excave par la population de Callatis du debut du premier milli!naire, en tant que refuge devant les invasions repetees des peuples migrateurs. Cette hypothse s'oppuie en premier lieu sur la topagraphie meme du systeme de galeries, rnais aussi sur la presence de plusieurs secteurs bas d'acces diffidle et de certaines salles qui p-ouvaient servir soit de depots, soit de demeure de
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248 P. MENESI 2 Pe!?tera se deschide in versantul sudic al Lacului Mangalia, la o altitudine absolutA de 26 m in calcare kersoniene. Reteau subteranA, a extentsic este de 358 m, are un coeficlient de ramificare enem Ide mare: .U17. labirintului este complicatA deoarece pledmdu..Jse de la o oot'ea naturala poate fi recunoscutA !in vecinMatea actualei intrAri), a fost excavat in !antichitlate un sistem complex de galerH !?i de sali. DacA morfologia galeriilor naturale este comunii, cea a galeriilor antropice este, dimpotriva, foar:te caracteristiJca, aspectul eel mai deosebit fiinld reprezentat in afara d'e sec1iunea regula,tA fli simetrica, de elemente de decmare, scll!lptate_ pe ipereti. a cAror forma bilobara le face sa semene cu ni!?te flori !?i care wr a oon.Sti;bui semne d_e mall1Care a galeriillor. Labirintul antropic al 'Limanu a IPutut fi excavat de populatia din Callatis la inceputul primului mileniu, ca refugiu in faVa. invaziilor rep'etate ale popoarelor migratoare. AceastA ipoteza se bazeaza in primul rind pe topografia sistemrului de galerii, dar l?i jpe pref:enta mai multor sectoare joase greu accesibile !?i a anumitor care jplllteau servi ca depozite sau ca looa!?uri de cult Dupa dezorganizarea oraqului Callatis in secolul VI, lab1rintul a fost abandonat el iar cavi'tatea nu a mai fost SUipUSa de atunC'i d'ecit actiunii a,gentilor natuT1(lli. Address of the author : Petru MENESI -Str. Severinului 22, 3700 Oradea, Romania.

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Theoretical and Applied Karstology, 1 (-984), pp. 249-250 THE MORPHOLOGY AND THe HYDROLOGY OF THE UNDERWATER PASSAGES FROM GIRDA VALLEY BASIN (BIHOR MOUNTAINS) BY L. V ALENA$, L. CZAKO (Abstract) The results of the investigations carried out during 1978-1982 by the cave divers in the underwater passages of Girda Valley basin are aiscussed. Eight sumps (with lenghts illiP to 100 m), belonging to 5 resurgen-ces and one swallet-cave were dived. The most remarkable among these are the big resurgence (with a yearly medium flow of about 1m3/s) lzbucul Tauz (two SIU'IIlps, of 147 m cumulated length and -47 m maximum reach-ed deptJh) as well as Izbuoul de la Cotetul (a single sump dived on 75 m length and -45 m depth). The morphology of these sumps dispLays irregiUl.ar profiles, although most passages have an uniform dip of about 30. The strucbural control cannot be always accounted for this stead.y value, an alternate hydrodynam:iJCal explanation must exist. The karstic drainages of Girda Basin belong to serveml epiphreatic systems where the flow occurs at an important depth under Girda streambed (including some remarkable drawned pitches). lzbucul Tauz (whose hydr ologic system passes under Sohodol valley) is probably the most illustratirve in this respect, that of a great extension of the drawned network. The future investigations carried out by divers will bring, beyond doubt, n-ew and frull of evidence aguments. MORFOLOGIA HIDROLOGIA CONDUOfELOR INECATE DIN BAZINUL VAll GIRD A (MUNTU BIHOR) Rezumat Lucrarea prezintA rezulta:tele cercetlirilor, efectuate cu ajutorul scafandrilor autonomi, in conductele iriecate din .bazinul Vliii Gi.rrla (cercetiiri efectuate in perioada Atlj d'ost plonJj:a.'te 8 si.foane (cu lungimi de pinli la 100 m} la 5 la o instrogentii. Din sifoan'ele cercetate se remarca indeosebi marea (cu un modul anual in jur de 1 m3/s) Izbuc:ul sifoane cu o lungime cumula.ta de 147 m !li o adincime maxima atin.sii de -47 m), ca Izbucul de la Cote\ul (sifon parcurs pe 75 m -15 m}. Morfologia acestor sifoane profile oapricioase, predominil. net

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250 L. V ALENAl? ET AL. 2 conductele care plonjeaza regulait, urmind o panta de alprox. 30. 'Factorul structural nu poat'e fi invocat peste tot pen.tr:u alces.t lunghi constant, este de natura hidi"odinamica. Drenajele di!n bazilnul GIDde'i unor sisteme epifrea.tice in care curgerea se face la o adinoime la:prec'iabila rata de lblvegul Gkdei (inclusiv cu utilizarea. unor -importante remontante). Probabil Izbucul Tauz (al di.rui sistem hidrologic .trece pe sub Valea Sohodlolului) illus:treaza eel :mai bine acest aspect, in sensu! unei intind'ed extrem de mari a sectorului inecat. Noile cercetari cu ajutorul scafandrilor autonomi vor aduce fara indoiala date noi, clarincatoare. Addresses of the authors: Liviu VALENAS, Muzeul 'J'iirii Cri$urilor, Str. Stadionului 2, 3700 Oradea; Gabor HALAS!, Str. D. Cantemir 77, Bl. C4, Sc. C, Ap. 57, 3700 Orardea, Romania.

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36 E. SU.VESTRU 2 2 .DETAILED TECTONICS. The tectonogram (fJg 1) was made using 412 measurements wLth the compasso in the cacve. It shows the fol lowin:g position of the strain ellipsoid : t.he axes : A=80c/312c B==36C/36C C=70Cl2'Q3C ,the mavemerit line=81c/307c the main -fault:-75c/199c The tectonogram .w, as .made .V.Sin g a Boldiretv grid and a D lmitrievich one, for statistical cal rculation. (GURAU, 1982). The perfect intersection of the three cracking lines (St. S2 ant t) shows a single major strain. the sediments in that area one can notice that this type of cracking affects only the prehelvetian layers N \ f ) s2 J I I '. I _.. f \ I 31--.-/-.--. _. _:...;..-. I I .,, I / I / s E Fig. 1 Tectonogram of .the cave from Izvorul Tiiusoarelor. (middJe miocene). Therefore, we can assume that the faultage of limens-tones took placce in the sty.rrical phase. --The main faullt is parallel with the two major faults that mark 'out the Rodna Mountairr:> at N and S. The author beli.ves that the movements on these faults, caUStcd the' tectonical fabrics of the area. This fabriC'S conSist on three. creacking direc:tions, obvious in the Wcto, nogram.

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Theoretical and Applied Karstology. 1 (1984), p. 251 PRELIMINARY CONSIDERATIONS ON THE PROBLEMS ARISEN BY ACTIVE TECTONICS IN PiRIUL HODOBANEI CAVE (BIHOR MOUNTAINS) BY L. (Abstract) Piriul Hodobanei Cave is the g .reatest underg.round network of Bihor Mountains : 22.018 m of development and 173 m1 depth. A series of active tectonics induced fonns, a:s vertically faulted passages, horizonta.lly displaced :passages, faulted pUlars, faulted rock benches and friction mirrors and recent col.aps es are described. Diverging opinions, expressed by different authQrs on the :presence (or the absence) of active tectonics in karst landforms are briefly reviewed. Since the cav c area underwent no quaternary distension (as a coil!Sequence Qf valley glacier melting) and mere gravitational distension (aocounJted for by the proximi.lty of the valley border) cannot provide a satisfactory explanation for the multitude of observed forms, the ,active effect" is considered to prevail on that of "active mechanics". CONSIDERATII PRELIMINARE ASUPRA PROBLEMELOR PE CARE LE RIDICA TECTONI :!A ACTJ:V A IN DIN PlRIUL HODOBANEI (MUNTII BIHOR) Rezumat Lucrarea prezintA o serie de coru;idenatii asupra problemelor ridicate de tectonica activA in din Piriul Hoddbanei (cea mai mare retea a Mun:yHor Bihor: 22.018 m dezvoltar
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3 THE RELATIONSHIP BETWEEN TECTONICS AND KARSTIFICATION 37 The vicinity of the ryoli tes from Parva, imposed the watching of possible influences on the paleogene sediments. There weren't. noticed such as new generations of cracks. However, some movements were possible on the previous cracks, the t:me ryolit.s took their pla'C. Finally the.re is an important thing to be noticed : the strain that created the faulltage of the limestones in the area, was a tensional and not a compressional one. This is very important for the karstification as the cracks walls did not undergo changes that could diminish the physico-chemical action of the karst waters. (BLEAHU, 1975). 3. THE RELATIONSHIP BETWEEN CRACKING AND KARSTIFICATION For an easier notation, me shalluse symbols for the three types of cracks generated in a rurptural strain. So, S1 is for the main fault and its foliation, S2 for the aidrling shear cracks and t for the tension cracks On the 11Ssembly of the cave the S1 cracks were the most used by the underground waters. Next are the t and S2 ones. The fou.r underground flows (independent on their first half) named: Gypsum Passageway, Kilometer Passageway, Main Flow and The Belgians' Passageway (BLEAHU et al., 1976) used more the S1 cmcks (average bearing E-W). Their pseudomeanders and junctions were contiol'led by t and S2 cracks. The reason seems obviom, as the S1 crocks have longer extension, being relatively open, whereas the t ones are less extended but more open (they can reach 2 dm. in openins;!). The S2 ones, even if more frequen:t are less suitable wi.th the water drainage being thin and discont:nue. The order mentioned before can change. Thus, on a 152 m. section of the main flow (f.ig. 2) 64,9 m (460fo) are crack controlled From the'5e, 55,45 m. (850fo) used t c'facks and 9 ,4 5 m (15%) S2 ones. On this section one might notice an interesting thing : after us::ng a crack, the passageway suddenly leaves it, turning to some other direction (u'.:luaHy the same). On this seotion, there is no visible crack controlling. Then, the passageway returns to a crack and so on (fig. 2). This pattern fits wi;th many of the pseudomeanders in the cave from Izvorul Trying to explain such a phenomenon, the arud value of dippings were searched in de1ail. A clear change of these is visible on both sides of the oraks (fig. 2 and 4). This change is more evident at the t cracks (it is known that their both sides moved). These facts sug:gesteld a explanation : the space extension of cracks is limited fadi!lR tilJ. extinction. A drainage on a crack will get more and more difficult as it remo.ves from the orig:ns of the crack. One can presume that at a certain point, the hardening of the waUls of the crack (prodUJCed by the time it was created) and the value of the opet ninlg couLd reach to a certain equilibrium. Ov-er this critical .point, drainage will be actually and the water will firud other directions to flow. As the cracks cut the straltiHcation planes and, on the other hand, .the layer-heads do remove in a t crack wa'lls one can assume that the water wi.ll use these cti:.scontinui.t i es and for sometime it will

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Theoretical and Applied ltarstology, 1 (1984), pp. 253-254 MORPHOLOGI E DE LA DE LA IZVORUL GABOR (MONTS PADUREA CRAIULUI) PAR L. VALENA$ (Tcxte abrege) La grotte dite Pe$tera de la Izvorul Gabor, dont le developpement est de 2 707 m, .constitue l'un des reseaux souterreins les plus importants des monts Padurea Craiului. Elle a ete decouverte par l'auteur en 1978, mais son exploration n'a debute qu'en 1982, apres avoir depasse un siphon de 2 m de longueur' qui se trouve pres de l'entree. La cavite est constituee galeries actives horizontales, axees sur un cours d'eau principal, d'une longueur de 1 390 m, et sur deux affluents, longs de 425,5 m e:t, res-pectivement, de 28.5 m. La moq>hologie de la grotte met en evidence toute une gamme de formes .phreatiques, soumises ulterieurementt a un remodelage vadeux. Les speleothemes en sont nombreuses et variees. Au point de vue hydrographique, le reseau d'lzvorul Gabor draine plusieurs pertes d'eoo de la valle de Cordau (a la limite entre le quaternaire de la formation d'Oarzana et les calcaires eretaces) traverse l'interfluve aplati Cordiiu Piriul Gabor et prend fin a la resurgenc-e perenne (avec un module annuel 20 1/s) d'lzvorul Gabor. La genese de la est de type phreatique. La percee hydrogeologique Cordiiu Piriul Gabor a du se realiser au plus tot a partir du pleisto cene moyen. MORFOLOGIA PE$TERII DE LA IZVORUL GABOR (MUNTII PADUREA CRAIULUI) (R e z u mat) Pe$tera de la Izvorul Gabor a direi dezvoltare este de 2 707 m, constituie una din retelele subterane cele mai iill!Pontante din m\.lilltii Padurea Craiului. Ea a fast desooperita de autor 1978, dar sa nu a inceput decit in 1982, dupii ce s-a depii$it un sifon de 2 m lungime care se giise!?te in vecinMatea intra.rii. Cavitatea este constituita din galerii active orizontale, axate pe un curs de apa principal cu o lungime de 1390 m !)i pe doi afluenti, lungi de 425,5 m !?i, respectiv, de 28,5 m. Morfologia pe$terii pune in evidenta o intreaga gama de forme freatice supuse ulterior unei rennod'elari vadoase. Speleotemele sint numeroase !)i variate.

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254 L. 2 Din punct de vedere hidrografic, reteaua de la Izvo!'!lll Gabor dreneaza mai multe pierderi ale vaii Cordau (la limita dintre cuaternarul de Oarzan:a !]i creta.cice), traverseaza interfluvi-ul te!iit Cordau -Piriul Gabor ia prin resurgenta perena (cu un modul anual de aproximativ 20 1/s) de loa lzvorul Gabor. Geneza cavitatii este de freoatic. Strapungerea hidrogeologica Cordau Pi.riul Gabor a putut sa se realizeze eel devreme cu incepere din pleistocenul mediu. Address of the author: LIVIU VALENA$-Muzeul Tiirii Str. Stadionului 2, 3700 Oradea, Romania.

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Dat la cules 26.IV.84. Bun de tipar 14.05.8. Coli tipografice 16. Tiraj 708 ex. T1parul s-a efectuat sub cd. nr. 493 la Tipografia UniversitA\ii din Bucur'e!jti


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