Wody termalne w Polsce dr hab. inż. Arkadiusz Krawiec

Transkrypt

1 Wody termalne w Polsce dr hab. inż. Arkadiusz Krawiec Katedra Geologii i Hydrogeologii WNoZi UMK ul. Lwowska 1, Toruń, tel ; arkadiusz.krawiec@umk.pl

2

3 Wody termalne* temperatura na wypływie ma co najmniej 20 0 C (woda geotermalna) *Ustawa z dn r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. Nr 163, poz. 981, z późniejszymi zmianami) Woda uznana za termalną i leczniczą traktowana jest w polskim prawodawstwie jako kopalina, a jej wydobywanie i ochrona podlegają przepisom Prawa geologicznego i górniczego. Wodą termalną jest woda podziemna, która na wypływie z ujęcia ma temperaturę co najmniej 20 C. W Polsce zasoby wód termalnych (geotermalnych) występują głównie na Niżu Polskim, w Karpatach oraz w Sudetach. Szereg nowych ujęć wód termalnych zostało udokumentowanych w ostatnich kilkunastu latach. Białka Tatrzańska GT-1 fot. A. Krawiec Wody termalne i lecznicze mogą wypływać na powierzchnię terenu w różny sposób. Niekiedy wydostają się na powierzchnię jako źródła, np. Cieplice Śląskie czy Lądek-Zdrój. Zdecydowanie częściej wody termalne są eksploatowane z ujęć wierconych odwiertów o głębokości kilkuset i więcej metrów. Najgłębszym obecnie odwiertem wody leczniczej w Polsce jest odwiert C-1 w Cieplicach Śląskich-Zdroju o głębokość 2002,5 m, natomiast w Chochołowie wody termalne eksploatuje się z ponad 3200 m.

4 Wody termalne* temperatura na wypływie ma co najmniej 20 0 C (woda geotermalna) Roboty geologiczne mogą być prowadzone na podstawie zatwierdzonego projektu prac geologicznych, który został wykonany zgodnie z wymogami zawartymi w rozporządzeniu Ministra Środowiska w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących projektów robót geologicznych. (2015). W szczególnych przypadkach, gdy np. projektowany otwór wiertniczy znajduje się w obrębie pasa nadmorskiego, organem właściwym do jego zatwierdzenia jest Minister Środowiska. Gdy projektowany otwór zlokalizowany jest na terenie już istniejącego obszaru górniczego lub jego głębokość przekracza 100 m, to prace wiertnicze należy prowadzić w oparciu o plan ruchu zakładu górniczego. Toruń, wiercenie otworu TG-1 o głęb (2336) fot. A. Krawiec Wyniki poszukiwania i rozpoznawania przedstawia się w dokumentacji hydrogeologicznej ustalającej zasoby eksploatacyjne wód termalnych. Na jej podstawie sporządzany jest projekt zagospodarowania złoża, w którym wyznacza się obszar i teren górniczy.

5 Złoże wód termalnych, obszar i teren górniczy obszarem górniczym jest przestrzeń, w granicach której przedsiębiorca jest uprawniony do wydobywania kopaliny, podziemnego bezzbiornikowego magazynowania substancji, podziemnego składowania odpadów oraz prowadzenia robót górniczych niezbędnych do wykonywania koncesji; terenem górniczym jest przestrzeń objęta przewidywanymi szkodliwymi wpływami robót górniczych zakładu górniczego. Stargard obszar i teren górniczy (Ciężkowski, Kapuściński, 2011)

6 Stargard otwory geotermalne Stargard, otwór eksploatacyjny GT-1 oraz chłonny GT-2 fot. A. Krawiec Stargard przekrój geologiczny (Ciężkowski, Kapuściński, 2011)

7 Jednostki tektoniczne wg. Żelaźniewicza i in., 2011 Odrębne struktur geologiczne tworzą cokoły proterozoicznej platformy wschodnioeuropejskiej oraz paleozoicznej platformy zachodnioeuropejskiej. Za granicę pomiędzy platformami przyjmuje się zespół uskoków zrzutowych, obniżających krystaliczny cokół platformy wschodnioeuropejskiej i wyznaczający NE granicę szwu transeuropejskiego TESZ (ang. Trans- European Suture Zone) o przebiegu NW-SE.

8 Lokalizacja udokumentowanych złóż wód leczniczych i termalnych w Polsce (Krawiec, Ciężkowski, 2017)

9 Prowincja platformy prekambryjskiej (A) Platforma prekambryjska to duża i zróżnicowana jednostka geologiczno-strukturalna, położona po wschodniej stronie tzw. linii tektonicznej Teisseyre'a. Cechy charakterystyczne prowincji: obszar najpłytszego występowania utworów podłoża krystalicznego na Niżu Polskim; charakterystyczna jest tu redukcja utworów mezozoiku. Na wyniesieniu mazurskosuwalskim i w lubelskiej części prowincji brak jest również utworów cechsztynu; w najbardziej wydźwigniętych częściach płyty, np. w rejonie augustowskim (a), w całym profilu utworów osadowych brak jest wód mineralnych. obecność wychłodzonych skał podłoża krystalicznego, wpływ zlodowaceń oraz procesy infiltracyjnego przemywania serii osadowych sprzyjały głębokiemu wysłodzeniu i obniżeniu temperatury wód podziemnych. Generalnie prowincja ta jest uboga w wody termalne i lecznicze.

10 Prowincja platformy prekambryjskiej (A) Sopot - z głębokości około 800 m ujęto solankę (ujęcie zwane Zdrojem Św. Wojciecha) Woda lecznicza: 4,47 % woda chlorkowo-sodowa-magnezowa, jodkowa ok. 18 o C Gołdap - otwory eksploatacyjne GZ-1 i GZ-2 o głębokości 646 i 426 m, ujmujące wody odpowiednio z utworów jury i kredy górnej Woda lecznicza: 0,63 % Cl-Na, T (22 o C) oraz 0,14% Cl-HCO 3 -Na, F (temp. 18,7-19,4 o C) Ustka - ujęcie IGH-1 o głębokości 730 m; Perm; M=34 g/l; temp. ok. 21 o C; Cl-Na, I (ujęcie po wieloletnim postoju uruchomione w 2017 r.) Sopot, fot. A. Krawiec W obszarze tym znajduje się ponadto: Lidzbark Warmiński (GT-1 o głęb m, J lias; M=21 g/l; temp. ok. 20 o C; Cl-Na)

11 Prowincja platformy paleozoicznej (B) to największa z wydzielonych prowincji, obejmująca NE i centralną część Polski. Jest to obszar dużych głębokości do podłoża krystalicznego (do 9 km); Przeważały tu procesy akumulacji osadów w wodach morskich; solonośne utwory cechsztynu wpływały na kształtowanie się wód mineralnych; Główne poziomy wodonośne z wodami mineralnymi i termalnymi występują w utworach mezozoicznych. Utwory paleozoiczne mają znacznie gorsze właściwości zbiornikowe; Wody termalne i mineralne występują w strukturach geologicznych, o osi NW SE (synklinoria, antyklinorium), przy czym największy zasięg i znaczenie mają utwory kredy dolnej i jury. (Górecki, 2006)

12 Prowincja platformy paleozoicznej (B) Główne uzdrowiska: Świnoujście, Kołobrzeg, Kamień Pomorski, Połczyn-Zdrój, Ciechocinek, Inowrocław, Wieniec- Zdrój, Konstancin czy Uniejów. Kołobrzeg, źródło solankowe, fot A. Krawiec Otwór Piła IG-1 w Kotuniu, fot A. Krawiec Wody mineralne i termalne są głównie typu Cl-Na; W porównaniu z prowincją A, jest tutaj korzystniejszy gradient geotermiczny; Charakterystyczne są płytkie wystąpienia wód mineralnych, co miało istotny wpływ na powstanie, już w dalekiej przeszłości uzdrowisk użytkujących te wody; Wody termalne rozpoznano w licznych otworach. Eksploatowane są: Pyrzyce, Stargard, Poddębice, Uniejów, Mszczonów, Trzęsacz, Ciechocinek, (Grudziądz, Konstancin, Tarnowo P.)

13 Synklinorium brzeżne (kościerzyńsko-puławskie) Celejów, fot. A. Krawiec Grudziądz - do celów leczniczych wykorzystywana jest solanka - 7,9% woda chlorkowo-sodowa, jodkowa, żelazista. Ujęcie IG-1 ma głębokość 1630 m, J lias. Temperatura na wypływie wynosi 40,5 0 C. Przy niewielkim codziennym poborze solanki jej temperatura nie przekracza C. Konstancin-Jeziorna (IG-1 o głęb m; J lias; M=75 g/l; Cl-Na, I, Fe; temp. ok. 35 o C; (zazwyczaj nie przekracza C). Mszczonów (IG-1; K dolna; głęb m; wody termalne słodkie o mineralizacji ok. 0,5 g/l ; HCO 3 -Cl-Na-Ca; T=40,5 0 C). Toruń, TG-1, fot. A. Krawiec Wody termalne rozpoznano także otworami Wilga, Celejów, Toruń (obecnie nie eksploatowane)

14 Antyklinorium kujawsko-pomorskie (śródpolskie) Ciechocinek fontanna Grzyb oraz ujęcie solankowe 11, fot. A. Krawiec Dominują tutaj wody typu Cl Na, a mineralizacja wód wzrasta wraz z głębokością. W obszarze tym znajdują się uzdrowiska: Kołobrzeg, Kamień Pomorski (wraz z Dziwnówkiem i Międzywodziem), Połczyn-Zdrój, Ciechocinek, Inowrocław oraz Wieniec-Zdrój. Wody termalne eksploatuje się otworem w Trzęsaczu (hodowla ryb). Inowrocław tężnie solankowe, fot. A. Krawiec Inowrocław, wiercenie otworu IL-1 (źródło solankowe) o głęb. 507 m fot. W. Ciężkowski

15 Synklinorium szczecińsko-miechowskie to jeden z ważniejszych obszarów, gdzie występują termalne wody o zasobach, składzie i temperaturze uzasadniające możliwość ich użytkowania. Przykłady: Uniejów (PIG-AGH1 i 2, IGH-1, J 1 ; głęb m; T= ok C; M= 6,8 g/l ; Cl-Na); Pyrzyce (5 otworów; J 1 ; głęb m; T= ok. 62,5 0 C; M= g/l; Cl-Na,Fe,I); Stargard (GT-1 GT-4; J 1 ; głęb m; T= ok C; M= 120 g/l ; Cl-Na, I); Poznań (Swarzędz IGH-1, J 1 ; głęb m; T= ok C; M= 15 g/l ; Cl-Na); Poddębice (GT-2; K 1 ; głęb m ; T= ok C; M= 0,4 g/l ; HCO 3 -Cl-Na-Ca). Tarnowo Podgórne (GT-1; J 1 ; głęb.1200 m; T= ok C; M= 81 g/l ; Cl-Na); Kleszczów, 0,25-0,8% Cl- Na, T = C wg. Janos i in., 2012 czy ujęcia nie eksploatowane: Ślesin, Konin ( 97,5 o C M= 150 g/l), Koło, Pobiedziska.

16 Geotermia Stargard oraz Pyrzyce fot. A. Krawiec

17 monoklina przedsudecka, region górnośląski Region monokliny przedsudeckiej Najmłodszymi utworami, w których występują wody mineralne i termalne są piaskowce jury dolnej. W omawianym regionie wody mineralne i termalne nie są użytkowane (najczęściej temperatura wynosi około 21 o C). Rozpoznano je np. w Trzebicy, Łagowie czy Wołczynie (planowane do wykorzystania do zasilania tężni). Region górnośląski - wody mineralne występują nie tylko w osadach karbonu, lecz również w warstwach miocenu. To obszar gdzie zaznacza się znaczne przeobrażenie naturalnej strefowości hydrochemicznej, wywołane drenażem kopalnianym. Istnieje tu także możliwość dalszych przeobrażeń, w tym w obrębie wód mineralnych, wynikająca ze stopniowej likwidacji kopalń.

18 Prowincja sudecka (C) wg. Ciężkowski i in., 2010 Wody mineralne i termalne są tu użytkowane od wielu wieków. Kryteria geologiczne i hydrogeologiczne stały się podstawą wydzielenia bloku przedsudeckiego i Sudetów. Zaznacza się tutaj duża rola stref tektonicznych w przepływie wód i powstawaniu źródeł (w tym termalnych). Na obszarze regionu sudeckiego występują trzy podstawowe rodzaje wód mineralnych i swoistych: - wody termalne, - szczawy, - wody radoczynne.

19 Prowincja sudecka (C) Wody termalne uznano za lecznicze w Cieplicach Śląskich-Zdroju i Lądku-Zdroju, w których początki wykorzystania wód sięgają XII-XIII w. Wody Cieplic mają mineralizację około 0,6 g/l (typ SO 4 -HCO 3 -Na). W otworze C-1 na głęb. 2002,5 m ujęto wodę o temp. 87,6 o C. Ujmowane są też źródła (16 do 43 o C): Marysieńka, Sobieski, Nowe, Basenowe, Antoni. Wody Lądka wypływają w obrębie gnejsów metamorfiku Lądka-Śnieżnika. Mają niewielką mineralizację (0,2 g/dm 3 ) i typ HCO 3 -F-Na. Zawartość radonu ponad 1350 Bq/ dm 3. Źródła mają temp o C, a odwiertem Z-1 o głębokości 700 m ujęto wodę o temp. 45 o C. W prowincji sudeckiej wody termalne ujęto też w innych miejscach, np. Karpniki (KT-1 o gł m, temp. 51,4 o C) czy: Bogatynia, Grabin, Staniszów (nie są one jeszcze wykorzystywane). W 2002 r. w Dusznikach-Zdroju ujęto otworem o głębokości 1695 m szczawę termalną o temperaturze 36 o C i wydajności 24 m 3 /h. Zdrój Wojciech (Lądek-Zdrój), fot. A.Krawiec

20 Prowincja sudecka (C) Lądek-Zdrój Zakład Przyrodoleczniczy Wojciech z 1680 r. Erupcja szczawy z odwiertu Jan Kazimierz w Dusznikach-Zdroju podczas prac rekonstrukcyjnych w 1969 r., fot. W. Marcinkiewicz fot. A.Krawiec

21 Prowincja karpacka (D) wg. Cięzkowskiego i in Do prowincji tej należą: zapadlisko przedkarpackie, Karpaty zewnętrzne i Karpaty wewnętrzne.

22 Prowincja karpacka (D) Długie tradycje w użytkowaniu wód mineralnych do celów leczniczych. Powszechne występowanie wód mineralnych i termalnych, choć nie na całym jej obszarze (brak na obszarze Tatr i PPS). wg. Chowaniec, 2009

23 zapadlisko przedkarpackie W północno-środkowej części zapadliska (Busko -Zdrój; Solec - Zdrój; Dobrowoda, Wełnin), na głębokościach do kilkuset m występują lecznicze wody siarczkowe i solanki typów Cl-Na+S, Cl-SO 4 -Na, H 2 S, Cl-Na, I i mineralizacji od kilku do 40 g/dm 3. Głowica otworu C-1 w Busku-Zdroju, fot. A.Krawiec W otworze C-1 w Busku-Zdroju ujęto wody Cl- Na-Ca, H 2 S o temperaturze 24 o C. Ostatnio, na terenie gminy Kazimierza Wielka, w Cudzynowicach na głębokości m także rozpoznano wody termalne (ok. 28 o C) o mineralizacji ponad 13 g/dm 3.

24 Region zewnętrznokarpacki Karpaty zewnętrzne, tzw. fliszowe, budują jednostki tektoniczne ponasuwane na siebie i silnie zaburzone zwane płaszczowinami. Poszczególne jednostki są zbudowane z piaskowców i łupków fliszowych. Polańczyk IG-1 (1144 m głębokości; HCO 3 -Ca, I; 2,4 g/l (fot.a. Krawiec) We fliszu Karpat zewnętrznych występują szczawy, wody siarczanowe i siarkowodorowe, wody słone i solanki (niekiedy także termalne)

25 Region zewnętrznokarpacki Największe nagromadzenie szczaw występuje wzdłuż doliny Popradu: Krynica Zdrój, Tylicz, Muszyna, Żegiestów, Wierchomla, Piwniczna czy Złockie. Szczawy zwykłe wykorzystywane są tu do produkcji wód mineralnych, a obszar ten można określić największym zagłębiem rozlewniczym wód w Polsce. W Porębie Wielkiej rozpoznano solanki termalne (42 o C na wypływie z głęb. ok m). W węglanowych utworach dewonu i piaskowcach karbonu podłoża zewnętrznych Karpat fliszowych występują stare solanki typu Cl-Na-Ca+I, o mineralizacji od ok. 30 do ok. 150 g/dm 3 (Ustroń; Kęty; Jaworze) i temp. ok. 32 o C. Rymanów Wody mineralne wschodniej części Karpat fliszowych (Iwonicz-Zdrój, Rymanów-Zdrój, Krosno) związane są ze złożami ropy naftowej. W pobliżu Iwonicz-Zdroju znajduje się znane od średniowiecza źródło Bełkotka, w ujęciu którego wydobywający się metan często ulegał samozapłonowi.

26 Region wewnętrznokarpacki Region ten stanowi niewielką część prowincji karpackiej, ale bardzo ważną ze względu na występowanie wód termalnych. Do regionu tego należą: pieniński pas skałkowy, niecka podhalańska oraz Tatry. (wg T. Szklarczyka) Niecka podhalańska to basen artezyjski, w którym w skrasowiałych utworach węglanowych eocenu i triasu, na głębokości od 680 do ponad 5000 m, udokumentowano wody termalne. Przepływ tych wód zachodzi od Tatr aż do nieprzepuszczalnej bariery pienińskiego pasa skałkowego, gdzie głównie rozpływają się na zachód i wschód, a następnie na południe.

27 Region wewnętrznokarpacki wg. Chowaniec, 2009 Temperatury wynoszą od około 20 o C w otworach blisko wychodni w rejonie Tatr do około 85 o C w głębi niecki podhalańskiej, przy mineralizacji od około 0,3 do 3 g/dm 3. Są one wykorzystane do rekreacji (Bukowina, Białka, Zakopane, Biały Dunajec, Chochołów) i celów grzewczych.

28 Wody termalne niecki podhalańskiej, fot A. Krawiec Bukowina Tatrzańska Bukowina Tatrzańska Bańska Niżna

29 Uwarunkowania formalno-prawne poszukiwania i wydobywania wód podziemnych zaliczonych do kopalin (Sokołowski, Socha 2015)

30

31 Literatura: 1. Chowaniec J., Studium hydrogeologii zachodniej części Karpat polskich. Biul. PIG-PIB, 434, Hydrogeol. VIII. 2. Ciężkowski W., Kapuściński J Wyznaczanie granic obszaru i terenu górniczego dla złóż wód podziemnych uznanych za kopaliny. MŚ, Warszawa. 3. Ciężkowski W., Chowaniec J., Górecki W., Krawiec A., Rajchel L., Zuber A., Mineral and thermal waters of Poland. Przegląd Geologiczny, vol. 58, nr 9/1: Felter A., Skrzypczyk L., Socha M., Sokołowski J., Stożek J., Gryczko-Gostyńska A., Mapa zagospodarowania wód zaliczonych do kopalin w Polsce. PIG-PIB Warszawa. 5. Górecki W. (red.), Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim. AGH, Kraków. 6. Krawiec A., Studium hydrogeologiczne wód leczniczych antyklinorium kujawsko-pomorskiego. Praca doktorska. Wydział Biologii i Nauk o Ziemii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń (niepublikowane). 7. Krawiec A., Therapeutic waters as geotourism values of the Polish Baltic sea coast (Wody lecznicze jako walory geoturystyczne polskiego wybrzeża Bałtyku) Geoturystyka. 1-2 (28-29): 3-12 Kraków. 8. Krawiec A., Sobiech M., Wysota W., Zasoby wód podziemnych i złoża kopalin. W: Radzimiński A. (red.). Dzieje regionu kujawsko-pomorskiego. 9. Krawiec A., Ciężkowski W., Geologia i górnictwo wód leczniczych i peloidów w Polsce. s W: Ponikowska I., Kochański J.W. (red.). Wielka Księga Balneologii, Medycyny Fizykalnej i Uzdrowiskowej. Tom I. Część ogólna Wyd. Aluna. 10.Paczyński B. (red.), Ocena zasobów dyspozycyjnych wód leczniczych i potencjalnie leczniczych. Poradnik metodyczny. PIG, Warszawa, ss Paczyński B., Płochniewski Z., Wody mineralne i lecznicze Polski. Państw. Inst. Geol. Warszawa. 12.Paczyński B., Sadurski A. (red.), Hydrogeologia regionalna Polski, t. II - Wody mineralne, lecznicze i termalne oraz kopalniane. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. 13.Rajchel L., Szczawy i wody kwasowęglowe Karpat polskich. Wyd. Nauk. AGH, Kraków: Szuflicki M., Malon A., Tymiński M. (red.), Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce według stanu na dzień r., PIG-PIB Warszawa.

32 Dziękuję Państwu za uwagę