mgr Jakub Sokołowski /nr upr. geol. IV-0425/ dr Mariusz Socha mgr Agnieszka Felter /nr upr. geol. V-1278/ mgr Jadwiga Stożek Warszawa, styczeń 2016 r.

Transkrypt

1 STUDIUM MOŻLIWOŚCI WYSTĘPOWANIA I WYKORZYSTANIA WÓD LECZNICZYCH I TERMALNYCH W TARNOBRZEGU wraz z określeniem uwarunkowań formalno-prawnych poszukiwania i eksploatacji wód oraz możliwości finansowania podziemnej części inwestycji (otworu wiertniczego) Zespół autorski: Dyrektor PIG-PIB: mgr Jakub Sokołowski /nr upr. geol. IV-0425/ dr Mariusz Socha. mgr Agnieszka Felter /nr upr. geol. V-1278/. mgr Jadwiga Stożek.. Warszawa, styczeń 2016 r.

2 Spis treści 1. Wprowadzenie Informacje ogólne Historia badań geologicznych Budowa geologiczna Litostratygrafia Tektonika Przewidywany profil litostratygraficzny Warunki hydrogeologiczne Charakterystyka poziomów wodonośnych Geneza wód Aspekty hydrochemiczne górnictwa siarki Monitoring wód podziemnych Warunki geotermiczne Występowanie wód siarczkowych w Polsce Możliwości zagospodarowania wód siarczkowych Ryzyko inwestycyjne Proces uzyskania statusu uzdrowiska/obszaru ochrony uzdrowiskowej Przepisy prawa geologicznego i górniczego w procesie inwestycyjnym Poszukiwanie wód podziemnych zaliczonych do kopalin Wykonanie otworu wiertniczego Opracowanie dokumentacji hydrogeologicznej Informacja geologiczna Projekt zagospodarowania złoża Koncesja na eksploatację wód Obszar i teren górniczy Własność górnicza i użytkowanie górnicze Plan ruchu zakładu górniczego Dokumentacja mierniczo-geologiczna Likwidacja zakładu górniczego Możliwości dofinansowania inwestycji Budowa podziemnej części inwestycji Budowa naziemnej części inwestycji Podsumowanie i wnioski...60 Spis załączników 1. Mapa geologiczna w skali 1: Mapa hydrogeologiczna w skali 1: Mapa geośrodowiskowa w skali 1: Przekrój geologiczny 5. Profile wybranych otworów wiertniczych 6. Analizy fizyko-chemiczne wód Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 2

3 Spis figur 1. Schematyczne przekroje hydrogeologiczne przez obszar tarnobrzeskich złóż siarki 2. Lokalizacja analizowanego obszaru na tle zapadliska przedkarpackiego i występowania złóż siarki 3. Miąższość piasków i piaskowców warstw baranowskich 4. Syntetyczny profil utworów miocenu w północnej, brzeżnej części zapadliska przedkarpackiego 5. Szkic ważniejszych mioceńskich jednostek tektonicznych 6. Przekrój hydrogeologiczny 7. Granice mioceńskiego poziomu wodonośnego 8. Strefowość hydrochemiczna poziomu mioceńskiego 9. Wykres zawartości siarkowodoru w zależności od mineralizacji na przykładzie kopalni siarki Grzybów 10. Lokalizacja punków należących do sieci monitoringu wód podziemnych w rejonie Tarnobrzega 11. Wykres zmian położenia zwierciadła wody w stacjach hydrogeologicznych II rzędu sieci monitoring wód podziemnych 12. Mapa składu chemicznego wód podziemnych z poziomu czwartorzędowego 13. Mapa składu chemicznego wód podziemnych z poziomu neogeńskiego 14. Wykres zmian wielkości mineralizacji w czasie w wodach poziomu neogeńskiego 15. Wykres zmian zawartości siarkowodoru w wodach poziomu neogeńskiego 16. Mapa gęstości strumienia cieplnego 17. Rozkład średniego gradientu geotermicznego w zapadlisku przedkarpackim 18. Lokalizacja uzdrowisk i innych miejscowości, w których ujęto wody siarczkowe na tle występowania wód siarczkowych 19. Uwarunkowania formalno-prawne poszukiwania i eksploatacji wód podziemnych zaliczonych do kopalin Spis tabel 1. Podstawowe parametry fizyko-chemiczne wód podziemnych piętra czwartorzędowego 2. Podstawowe parametry fizyko-chemiczne wód podziemnych piętra neogeńskiego 3. Zmiany chemizmu wód podziemnych na przykładzie kopalni siarki w Grzybowie 4. Charakterystyka otworów należących do sieci monitoring wód podziemnych w rejonie Tarnobrzega 5. Charakterystyka ujętych poziomów wodonośnych w ramach sieci monitoringu wód podziemnych w rejonie Tarnobrzega Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 3

4 1. Wprowadzenie Niniejsze opracowanie wykonano na zlecenie Gminy Tarnobrzeg z siedzibą w Tarnobrzegu przy ul. Kościuszki 32, w oparciu o umowę nr 1580/2015 z dnia 16 września 2015 r. Wykonawcą opracowania jest Państwowy Instytut Geologiczny-Państwowy Instytut Badawczy w Warszawie, ul. Rakowiecka 4. Celem opracowania jest analiza możliwości występowania wód leczniczych i termalnych na terenie miasta Tarnobrzeg, wynikających z budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych omawianego obszaru oraz sposobu wykorzystania tych wód, przy uwzględnieniu uwarunkowań formalno-prawnych ich poszukiwania i eksploatacji, a także możliwości dofinansowania inwestycji w zakresie wykonania otworu wiertniczego. Zakres opracowania, sprecyzowany w przytoczonej umowie, obejmuje w szczególności następujące zagadnienia: Opis stanu rozpoznania geologicznego na podstawie dotychczas wykonanych robót i prac geologicznych wraz z ich interpretacją i oceną ich przydatności, Opis budowy geologicznej ze szczególnym uwzględnieniem litostratygrafii i tektoniki, Charakterystykę warunków hydrogeologicznych użytkowych poziomów wodonośnych wraz z określeniem zasięgu występowania wód siarczkowych oraz innych przydatnych do celów balneoterapeutycznych (wód termalnych, solanek), Przedstawienie kryteriów przydatności wód do ich gospodarczego wykorzystania wraz z oceną perspektyw i możliwości ich zagospodarowania, Ogólną waloryzację terenu pod kątem budowy ujęcia wód i możliwości późniejszej ochrony jego zasobów, Wstępną ocenę ryzyka inwestycyjnego, Harmonogram formalno-prawny inwestycji polegającej na poszukiwaniu i ujmowaniu wód podziemnych zaliczonych do kopalin, Przegląd możliwości finansowania podziemnej części przedsięwzięcia. 2. Informacje ogólne Tarnobrzeg jest miastem na prawach powiatu położonym w województwie podkarpackim. Miasto zajmuje powierzchnię 85,4 km 2 i liczy około mieszkańców (stan na r.). Gęstość zaludnienia wynosi około 560 os./km 2. Do początku lat 90. XX w. był największym w Polsce ośrodkiem wydobycia i przetwórstw siarki. Obecnie kopalnie zostały zlikwidowane, a zakłady przemysłowe są w fazie likwidacji. Tereny poprzemysłowe są poddawane sukcesywnie rekultywacji, mającej zmienić wizerunek miasta na nowoczesny ośrodek turystyczny. Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 4

5 Pod względem fizyczno-geograficznym miasto jest położone w Kotlinie Sandomierskiej, na pograniczu Równiny Tarnobrzeskiej i Niziny Nadwiślańskiej, na prawym brzegu Wisły. Ważnym elementem sieci hydrograficznej jest Jezioro Tarnobrzeskie, będące wypełnionym wodą wyrobiskiem poeksploatacyjnym kopalni Machów największej w Europie odkrywkowej kopalni siarki. Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 5

6 CZĘŚĆ I. CHARAKTERYSTYKA WARUNKÓW NATURALNYCH REJONU TARNOBRZEGA 3. Historia badań geologicznych Badania warunków hydrogeologicznych rejonu Tarnobrzega, w tym poziomów wodonośnych zawierających wody siarczkowe, są związane z rozpoznaniem złóż siarki rodzimej. Wstępne prace poszukiwawcze złóż siarki w okolicach Tarnobrzega prowadzono już od lat 50. XX wieku (m.in. Burek, 1954). Na podstawie licznych otworów odwierconych w latach na obszarze o długości około 35 km i szerokości do 5 km stwierdzono występowanie dwóch płatów osadów chemicznych: Świniary-Piaseczno i Baranów Sandomierski-Tarnobrzeg-Jeziórko. Prace geologiczne w rejonie Tarnobrzega realizowano w kilku etapach. Jako pierwsze udokumentowano zalegające najpłycej złoża na zachodnim brzegu Wisły: Świniary (Kubica, 1957) i Piaseczno (Pawłowski, 1956). W kolejnych latach granice złoża Piaseczno poszerzono w kierunku wschodnim (Piskorz i in., 1981) oraz przeniesiono część jego zasobów do złoża Machów I (Kowalik & Nowak, 1985). W latach 60. XX wieku opracowano dokumentację złoża Tarnobrzeg-Machów (Romaniec i in., 1964), w kolejnych latach dokonując jego dokładniejszego rozpoznania (Piskorz i in., 1982). Ostatecznie na tym obszarze udokumentowano dwa złoża o odmiennym sposobie eksploatacji: Machów I odkrywka (Kowalik & Wójtowicz, 1990; Kowalik & Nowak, 1993) i Machów II podziemny wytop (Kowalik i in., 1990; Tabor & Burchard, 1993). Kontynuację złoża Machów II w kierunku wschodnim stanowi złoże Jeziórko-Grębów-Wydrza (Kowalik i in., 1983). Na południe od Tarnobrzega znajduje się ponadto złoże Baranów Sandomierski-Skopanie (Kowalik i in., 1980), będące częścią dużego obszaru złożowego Osiek-Baranów. Eksploatację złóż siarki rozpoczęto w kopalni odkrywkowej Piaseczno w 1958 r. i prowadzono do 1971 r. Głębokość wyrobiska wynosiła około 40 m. Wyrobisko Machów o głębokości 100 m było czynne w latach Oprócz kopalni odkrywkowych siarka była wydobywana metodą podziemnego wytopu przegrzaną parą wodną w kopalni Machów II i Jeziórko. Łącznie wydobyto około 82 mln Mt rudy siarkowej, z czego uzyskano około 15 mln Mt siarki rafinowanej. Po zaprzestaniu wydobycia z początkiem lat 90. XX wieku nie wyłączono systemu odwadniania złoża, który zapewniał utrzymanie zwierciadła wód piętra wodonośnego neogenu poniżej spągu wyrobiska. Zachowanie zwierciadła wód na takim poziomie wynikało z konieczności zapewnienia bezpieczeństwa w okresie prowadzenia prac likwidacyjnych (obniżenia ciśnienia hydrostatycznego na izolującą warstwę iłów), co wymagało pompowania wody na poziomie około 35 tys. m 3 /dobę za pomocą bariery studni rozmieszczonych na spągu wyrobiska. Prace likwidacyjne Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 6

7 na wyrobisku Machów rozpoczęto w marcu 1994 r. porządkując tereny zdegradowane i zabezpieczając dno wyrobiska poprzez budowę warstwy izolującej z iłów krakowieckich o miąższości 25 m oraz odpowiednie ukształtowanie i umocnienie zboczy wyrobiska z nachyleniem gwarantującym ich stateczność w warunkach docelowego wypełnienia wodą z Wisły. Izolacja ta ma chronić wody zbiornika przed wymieszaniem ze zmineralizowanymi wodami podziemnymi z utworów neogenu. Po rozpoznaniu warunków wodnych (Bielec i in., 2003) w 2005 r. rozpoczęto proces napełniania, który zakończono w 2009 r. z docelowym stanem wody na wysokości 146,0 m n.p.m. Powstały zbiornik wodny o charakterze rekreacyjnym ma powierzchnię około 500 ha i głębokość maksymalną około 42 m. W styczniu 2012 r. wyłączono odwodnienie, a następnie zlikwidowano barierę studni głębinowych ( neogeńskich ). Na terenie otworowej kopalni siarki Jeziórko rekultywacja terenów poeksploatacyjnych (o powierzchni około 1300 ha) była prowadzona od 1993 r. w kierunku wodno-leśno-łąkowym. Zlikwidowano wówczas otwory eksploatacyjne sięgające do utworów neogenu oraz studnie obserwacyjne zafiltrowane w utworach czwartorzędowych. Na terenie odkrywkowej kopalni siarki Piaseczno prowadzona jest rekultywacja wyrobiska poeksploatacyjnego w kierunku wodno-leśnym na obszarze około 169 ha. W wyniku rozpoczętych w 2005 r. prac rekultywacyjnych powstaje zbiornik wodny o charakterze rekreacyjnym o powierzchni około 160 ha i głębokości około 44 m. W ramach prac uporządkowano teren wyrobiska, przykryto warstwą iłową odsłonięcia utworów neogenu w obrębie wyrobiska, ukształtowano zbocza w sposób zapewniający ich stateczność w warunkach zalania wodą oraz częściowo przeprowadzono rekultywację biologiczną na skarpach i terenach przyległych. Prace te były prowadzone przy odprowadzaniu wód nadmiarowych dopływających do zbiornika, tak aby zapewnić utrzymanie poziomu wody na rzędnej m n.p.m. We wrześniu 2009 r. wyłączono pompy powierzchniowe w zbiorniku i rozpoczęto proces jego samoczynnego napełniania do rzędnej 138,0 m n.p.m., który to osiągnięto w styczniu 2012 r. W maju 2011 r. na zachodnim zboczu wyrobiska powstało osuwisko, które do dnia dzisiejszego uniemożliwia dokończenie prac rekultywacyjnych. W celu utrzymania lustra wody na rzędnej około 138,0 m n.p.m. wody nadmiarowe są odpompowywane i odprowadzane. Prace rekultywacyjne pozwolą przywrócić środowisku naturalnemu tereny pierwotnie zdegradowane, uatrakcyjnią krajobraz oraz stworzą warunki dla rozwoju turystyki w skali regionu. Prognozuje się jednak, iż odbudowa pierwotnych stosunków wodnych w rejonie nowo powstałych zbiorników może spowodować lokalne podtopienia wskutek zaprzestania odwodnienia, zwłaszcza po północnej stronie zbiornika w Piasecznie (Szczepański i in., 1997; Kania, 2002). Prowadzona eksploatacja rudy siarkowej i jej przeróbka charakteryzowała się wysokim stopniem uciążliwości dla środowiska naturalnego (Burchard i in., 2000). Rozwój przemysłu siarkowego spowodował negatywne oddziaływania na powierzchnię ziemi, głównie poprzez zajmowanie rozległych terenów pod działalność przemysłową. Wskutek wydobywania kopaliny metodą odkrywkową powstały duże wyrobiska, a skały płonne były składowane w formie hałd Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 7

8 i zwałowisk. Zaburzona została naturalna morfologia i stosunki wodne oraz pierwotny układ przestrzenny krajobrazu. Mechaniczne zniszczenia powierzchni ziemi powstawały także na obszarze złóż eksploatowanych otworowo, gdzie następowały osiadania gruntu związane z zapadaniem się pustek poeksploatacyjnych. W wyniku wydobycia i przeróbki siarki zniszczeniu uległa warstwa glebowa oraz wody powierzchniowe. Wieloletnia eksploatacja złoża umożliwiła prowadzenie licznych badań geologicznych (np. Pawłowski i in., 1985; Kubica, 1992; Gąsiewicz, 2000) i hydrogeologicznych, m.in. dotyczących wpływu eksploatacji (Sękiewicz & Zawadzki, 1972; Perek, 1995) i późniejszej likwidacji wyrobisk (Haładus & Kulma, 1996; Kulma i in., 1997; Kania, 2002) na zmiany warunków hydrodynamicznych i hydrochemicznych oraz oceny własności hydrogeologicznych osadów miocenu (Smuszkiewicz, 1969; Turek, 1965, 1977, 1978, 1982). Fig. 1. Schematyczne przekroje hydrogeologiczne przez obszar tarnobrzeskich złóż siarki (Kania, 2002) Budowa geologiczna utworów przypowierzchniowych została szczegółowo opisana w 1988 r. podczas opracowywania Szczegółowej mapy geologicznej Polski w skali 1: arkusz Tarnobrzeg (Romanek, 1988). W 1994 r. opracowano Mapę hydrogeologiczną Polski w skali 1: arkusz Tarnobrzeg, którą trzy lata później poddano reambulacji (Perek, 1997). Podstawowym materiałem do wykonania Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 8

9 mapy były opracowania dotyczące zasobów wód podziemnych (dokumentacje Głównych Zbiorników Wód Podziemnych, dokumentacja zasobów wód podziemnych zachodniej części województwa tarnobrzeskiego) oraz warunków hydrogeologicznych panujących w rejonie złóż siarki (Malinowski i in., 1991). Wykorzystano również dokumentacje geologiczne i hydrogeologiczne wykonane np. dla studni wierconych, a także wyniki wizji terenowej, obejmującej m.in. rejestrację ognisk zanieczyszczeń wód podziemnych i powierzchniowych oraz wyniki analiz fizyko-chemicznych próbek wód pobranych ze studni kopanych. Łącznie przeanalizowano dane ze 178 studni wierconych, 12 studni gospodarskich (kopanych) oraz 189 otworów geologicznych, poszukiwawczych i złożowych. Ponadto wykorzystano 147 analiz fizyko-chemicznych wód podziemnych z archiwalnych dokumentacji hydrogeologicznych, 27 analiz fizyko-chemicznych wód podziemnych ze studni gospodarskich (kopanych) oraz 23 analizy fizyko-chemiczne wód rzecznych. W 2001 r. dla analizowanego obszaru wykonano Mapę geologiczno-gospodarczą Polski w skali 1: arkusz Tarnobrzeg (Kawulak & Nieć, 2001), a w 2006 r. mapę geośrodowiskową w tej samej skali (Dominiak, 2006; Dominiak i in., 2006). Mapy zawierają informacje m.in. o występowaniu kopalin, górnictwie i przetwórstwie kopalin, wodach powierzchniowych i podziemnych, warunkach podłoża budowlanego oraz ochrony przyrody i zabytków kultury. Podsumowując, w rejonie Tarnobrzega wykonano liczne badania geologiczne dotyczące przede wszystkim udostepnienia do eksploatacji złoża siarki, ale także szczegółowe rozpoznanie warunków hydrogeologicznych, zarówno na etapie przed rozpoczęciem wydobycia, w jego trakcie, jak i po zakończeniu działalności kopalni. Prace te mają charakter zarówno praktyczny (dotyczą eksploatacji złóż, wpływu eksploatacji na stan środowiska, prawidłowego przeprowadzenia prac rekultywacyjnych i ograniczenia negatywnego oddziaływania likwidacji kopalń na środowisko naturalne), jak i naukowy (obejmują m.in. zagadnienia dotyczące warunków sedymentacji utworów miocenu, ich składu mineralogicznego, przeobrażeń diagenetycznych utworów serii złożowej) i stanowią niezwykle bogaty i zróżnicowany materiał wyjściowy do niniejszej analizy. Prowadzona przez wiele lat eksploatacja oraz pomiary monitoringowe stworzyły możliwość weryfikacji przyjętych wcześniej założeń, co przy zastosowaniu nowoczesnych metod badawczych sprawia, iż materiał ten jest wiarygodnym i rzetelnym źródłem informacji. 4. Budowa geologiczna Tarnobrzeg jest położony w północnej, brzeżnej części zapadliska przedkarpackiego, będącego rozległym zapadliskiem przedgórskim powstałym w neogenie (fig. nr 2). Osady neogenu wypełniające zapadlisko w rejonie Tarnobrzega zalegają bezpośrednio na utworach kambru. Budowa geologiczna tego obszaru jest dobrze rozpoznana dzięki otworom wiertniczym wykonanym w związku z poszukiwaniem, rozpoznawaniem i eksploatacją złóż siarki rodzimej i piasków szklarskich. Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 9

10 Fig. 2. Lokalizacja analizowanego obszaru na tle zapadliska przedkarpackiego i występowania złóż siarki (Gąsiewicz, 2000) 4.1. Litostratygrafia Kambr Na masywie małopolskim, czyli prekambryjskim podłożu o skomplikowanej i mozaikowej budowie, zalegają osady kambru dolnego. Są one wykształcone jako łupki ilaste, iłowce, mułowce i częściowo piaskowce kwarcytowe. Ich spąg nie został przewiercony, jednak przez analogię z obszarami sąsiednimi szacuje się, iż miąższość tego kompleksu wynosi ponad 1000 m. Utwory kambryjskie występują stosunkowo płytko, w dolinach Koprzywianki i Gorzyczanki tworzą nawet niewielkie odsłonięcia, skąd ich powierzchnia stropowa zapada w kierunku południowym do głębokości ponad 170 m. Neogen Utwory neogenu (miocenu) zalegają na zerodowanej powierzchni skał kambryjskich. Najstarszymi osadami mioceńskimi (karpat) są iły barwy ciemnej, przewarstwione iłami cienkowarstwowywmi barwy brunatnej, częściowo piaszczystymi, z domieszką piasków i ciemnych łupków z wkładkami węgla brunatnego (tzw. seria burowęglowa) o miąższości od 10 do 60 m. Utwory te występują w sposób nieciągły, w postaci izolowanych płatów. Powyżej serii burowęglowej, częściej jednak bezpośrednio na podłożu kambryjskim, zalega kompleks warstw baranowskich (baden dolny) o dużej zmienności litologicznej i miąższości rosnącej od kilku do około 80 m w kierunku południowo-wschodnim (fig. nr 3). W rejonie Grębowa profil rozpoczyna warstwa wapieni litotamniowych (krasnorostowych) o miąższości od niespełna 1 do Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 10

11 ponad 14 m, średnio około 4 m, zbudowana z wapieni, margli i margli piaszczystych. Na pozostałym obszarze sedymentację badeńską rozpoczynają różnoziarniste piaskowce (na ogół drobnoziarniste o średnicy ziaren 0,1-0,5 mm), często zlepieńcowate, we wschodniej części obszaru z domieszką detrytusu litotamniowego, z przerostami drobnoziarnistych piasków kwarcowych oraz wkładkami tufitów. Lokalnie w ich obrębie spotyka się impregnację siarkową występującą w formie lepiszcza lub drobnych skupień, żyłek i soczewek. Głównym składnikiem piaskowców jest kwarc (ponad 90%). Spoiwo jest najczęściej wapienne, wapienno-krzemionkowe, rzadziej ilaste, jak wspomniano powyżej, miejscami, w stropowej części, siarkowe. Piaskowce o spoiwie wapiennym i wapiennokrzemionkowym są twarde, zwięzłe, zawierają kawerny wypełnione piaskiem lub puste. Piaskowce o innym spoiwie są mniej twarde i słabo zwięzłe. W okolicy Machowa i Chmielowa miąższość piasków i piaskowców dochodzi do 70 m, na pozostałym obszarze na ogół wynosi m. Strop piasków i piaskowców obniża się w kierunku południowo-wschodnim, od około m n.p.m. w okolicach Machowa do m n.p.m. w rejonie Świniar i Piaseczna. Wraz z kierunkiem upadu zmniejsza się udział piasków na rzecz piaskowców, występujących w formie wyklinowujących się ławic. Grubość ławic wynosi od kilkudziesięciu centymetrów w rejonie Świniar i Piaseczna do kilku metrów w okolicach Machowa i kilkudziesięciu metrów na obszarze położonym dalej na wschód. W rejonie Świniar miąższość samych piasków nie przekracza 10 m, w rejonie Piaseczna wynosi m i stopniowo wzrasta ku południowemu-wschodowi do m w okolicach Machowa i Chmielowa. Dalej ku wschodowi miąższość piasków maleje i wynosi przeważnie do 10 m, miejscami do 30 m (Turek, 1977). Piaski baranowskie odsłaniają się na powierzchni podczwartorzędowej w rejonie Świniar (gdzie występują pod przykryciem żwirów) oraz odsłonięto je w spągu wyrobiska poeksploatacyjnego siarki w Piasecznie (obecnie zalane). Sedymentację warstw baranowskich kończy tzw. warstw erwiliowa o miąższości około 0,2 m wykształcona jako zlep muszlowo-piaszczysty, niekiedy wapienny. Fig. 3. Miąższość piasków i piaskowców warstw baranowskich (Turek, 1977) Obszary występowania o miąższości: m, m, m, m, 5 granica zwartego występowania piasków i piaskowców, 6 izohipsy stropu piasków i piaskowców [m n.p.m.] Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 11

12 Powyżej zalega tzw. seria chemiczna, obecnie częściej nazywana ewaporatową (baden dolny), określana w literaturze także mianem mioceńskiej asocjacji siarczanowej lub formacji siarkonośnej. Seria chemiczna jest zbudowana z gipsów krystalicznych, zbitych, warstwowanych stwierdzonych w części zachodniej omawianego obszaru oraz powstałych z nich w wyniku przemian metasomatycznych wapieni (siarkonośnych i płonnych z reguły występujących ponad serią złożową) o miąższości od 5-10 m na zachód od miejscowości Stale do blisko 60 m poza obszarem złoża, z tendencją zmniejszania się w kierunku północnym, aż do wyklinowania się w rejonie Tarnobrzega. Przejście jednych wapieni w drugie ma charakter stopniowy, a gipsy występują z reguły w pewnym oddaleniu od okruszcowania siarkowego, mającego postać nieregularnych wstęg i smug wypełniających pory wapieni pogipsowych. W ich obrębie mogą pojawiać się także wkładki margli lub iłów. Utwory serii chemicznej zapadają pod kątem 1-2 w kierunku południowo-wschodnim. Najpłycej, na głębokości około 15 m, występują one w rejonie Piaseczna, natomiast w okolicach miejscowości Cygany ich strop znajduje się na głębokości około 280 m. Rozprzestrzenienie poziome i pionowe serii złożowej jest bardzo zmienne i obejmuje obszar o szerokości od 1 do 5 km, a jej średnia miąższość w rejonie tarnobrzeskim wynosi 7,5 m (maksymalnie 27 m). Ponad serią chemiczną występują margle ilaste i iłowce margliste, bryłowe, spękane o miąższości do 20 m, które ze względu na obfitość fauny kopalnej nazywane są warstwami pektenowymi, inaczej przegrzebkowymi (baden górny). Występują w nich konkrecje i naskorupienia pirytowo-markasytowe, głównie w części spągowej oraz wkładki piaskowców tufogenicznych (tufów i tufitów bentonitowych) i wapieni z domieszką pirytu i glaukonitu (Kubica, 1992). Profil miocenu kończy seria ilasta z wkładkami piasków i mułków wapnistych (tzw. iły krakowieckie sarmat dolny) o zmiennej miąższości od niespełna 1 m na północnym-zachodzie omawianego obszaru, poprzez m w okolicach Piaseczna, m w rejonie Machowa, m w rejonie Jeziórka do około m w części południowo-wschodniej (rejon Jamnicy). Na prawym brzegu Wisły iły krakowieckie uległy wypiętrzeniu tworząc tzw. Garb Tarnobrzeski. Jest to ostaniec erozyjny powstały poprzez wypiętrzenie osadów miocenu w formie wału o szerokości od 2 do 4 km ciągnącego się od Baranowa Sandomierskiego przez Tarnobrzeg do miejscowości Wielowieś. Miejscami iły krakowieckie odsłaniają się tu na powierzchni terenu, najczęściej pokryte są jednak cienką warstwą plejstoceńskich glin zwałowych oraz piasków i żwirów rzecznolodowcowych i rzecznych. Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 12

13 Fig. 4. Syntetyczny profil utworów miocenu w północnej, brzeżnej części zapadliska przedkarpackiego (Gąsiewicz, 2000) 1 iłowce i mułowce, 2 przewarstwienia wapieni marglistych w iłowcach i mułowcach, 3 gipsy, 4 wapienie siarkonośne, 5 piaski i piaskowce, 6 mułowce piaszczyste, 7 wapienie litotamniowe, 8 węgliste piaski i mułowce, 9 warstwy lignitowe, 10 - zlepieńce Czwartorzęd Zdecydowaną większość omawianego obszaru pokrywają utwory czwartorzędowe. Są to głównie osady plejstocenu z okresu zlodowaceń: południowo-, środkowo- i północnopolskich, w mniejszym stopniu holocenu. Utwory czwartorzędowe zalegają na rozmytej erozyjnie powierzchni stropowej iłów krakowieckich. Profil rozpoczynają gliny zwałowe oraz piaski i żwiry zlodowaceń południowopolskich o miąższości kilku metrów. Utwory te odsłaniają się na powierzchni na zachód od Tarnobrzega oraz w rejonie Garbu Tarnobrzeskiego. Na obszarach wysoczyznowych występują doliny kopalne wypełnione piaskami i żwirami rzecznymi interglacjału mazowieckiego o miąższości dochodzącej maksymalnie do 25 m. Z okresu zlodowaceń środkowopolskich pochodzą piaski rzeczne o miąższości 1-2 m oraz mułki zastoiskowe, których miąższość dochodzi do 10 m, a także najstarszy poziom lessowy. Młodsze poziomy lessowe, rozdzielone glebami kopalnymi, pochodzą z okresu interglacjału eemskiego oraz zlodowaceń północnopolskich. Łączną miąższość czterech poziomów lessowych dochodzi maksymalnie do kilkunastu metrów. Z okresu zlodowaceń północnopolskich pochodzą również piaski i żwiry (zwłaszcza w części spągowej) tarasów nadzalewowych o miąższości m. Profil czwartorzędu kończą kilkunastometrowej miąższości osady holocenu: piaski i mułki tarasów zalewowych, piaski wydmowe, deluwia, namuły i torfy starorzeczy. Łączna miąższość Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 13

14 pokrywy czwartorzędowej wynosi maksymalnie około 30 m. Utworów czwartorzędowych są pozbawione obszary działalności górniczej w Machowie i Piasecznie oraz zajęte pod zwałowiska zewnętrzne w rejonie Dąbrowicy Tektonika Najstarszym elementem tektonicznym omawianego obszaru jest masyw małopolski zbudowany głównie ze skał mułowcowo-ilastych, słabo zmetamorfizowanych, sfałdowanych, o zmiennych upadach od 30 do 90 (Kubica, 1992). Został on uformowany prawdopodobnie w okresie orogenezy bajkalskiej. W kolejnych epokach masyw ten podlegał licznym etapom przebudowy tektonicznej, które ukształtowały skomplikowany i mozaikowy obraz budowy geologicznej. W wyniku faz laramijskiej i kimeryjskiej masyw ten uległ przemieszczeniom blokowym. W okresach tych powstały także lokalne struktury antyklinalne z wyciśniętymi utworami prekambru w ich jądrach (Pawłowski, 1965). Osie podłużne tych struktur przyjmują kierunek NW-SE. Pokrywa osadowa masywu, za wyjątkiem utworów kambru dolnego, została usunięta na przełomie paleogenu i neogenu, a powstała powierzchnia erozyjna uległa peneplenizacji w wyniku długotrwałych przerw sedementacyjnych (Kubica, 1992). Najmłodszy etap przebudowy tektonicznej omawianego obszaru jest związany z ruchami alpejskimi w miocenie. Na przełomie badenu i sarmatu odnowieniu uległ cały system dyslokacji podłużnych o kierunkach NW-SE, tnących omawiany obszar na wydłużone, przemieszczone bloki tworzące lokalnie obniżenia typu rowów lub wyniesienia zrębowe (fig. nr 5): - zrąb Wójcza-Mielec, - rów Oleśnica-Chorzelów, - blok Grzybów-Rudniki, - blok Staszów- Baranów, - rów Ostrowy-Rozalin, - zrąb Tarnobrzega, - niecka Jastkowic. Wymienione powyżej jednostki to główne elementy strukturalne omawianego obszaru, których ramy wyznaczają dyslokacje o amplitudach od 100 do kilkuset metrów. Są one dodatkowo pocięte uskokami poprzecznymi i podłużnymi o mniejszych amplitudach, co dodatkowo komplikuje obraz strukturalny obszaru. Ponadto w ich obrębie występują lokalne, kopułowate wyniesienia i nieckowate obniżenia. Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 14

15 Fig. 5. Szkic ważniejszych mioceńskich jednostek tektonicznych (Kubica, 1992) 4.3. Przewidywany profil litostratygraficzny W wyniku rozpoznania budowy geologicznej w rejonie Tarnobrzega przewiduje się następujący profil litostratygraficzny: 0 m - 10 m piaski czwartorzęd 10 m - 90 m iły miocen 90 m m iłowce, margle miocen 100 m m wapienie siarkonośne miocen 105 m m piaskowce i piaski miocen >150 m iłowce, mułowce, piaskowce kambr dolny 5. Warunki hydrogeologiczne Na omawianym obszarze występują dwa piętra wodonośne: czwartorzędowe i neogeńskie, jednak znaczenie użytkowe posiada jedynie poziom czwartorzędowy. W rejonie nieczynnej kopalni odkrywkowej Piaseczno i na wschód od Wisły w utworach porowo-szczelinowych neogenu występują wyłącznie wody zmineralizowane. Wody zwykłe pojawiają się w utworach porowo-szczelinowych neogenu w rejonie położonym na zachód od terenu byłej kopalni Piaseczno (Perek, 1997). Z uwagi na znaczne przekształcenia naturalnych warunków hydrogeologicznych w rejonie odkrywki Machów oraz na znacznej części Tarnobrzega brak jest użytkowych poziomów wodonośnych (zał. nr X). Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 15

16 5.1. Charakterystyka poziomów wodonośnych Czwartorzędowe piętro wodonośne Piętro wodonośne czwartorzędu jest zbudowane z różnej granulacji piasków rzecznych i rzeczno-lodowcowych z domieszkami żwirów i otoczaków, zwłaszcza w spągowej części profilu, o miąższości od 5 do blisko 30 m (średnio 10 m), w obrębie tarasu zalewowego Wisły 15 m. Miejscami w warstwie wodonośnej występują przewarstwienia lub wkładki glin lub pyłów. Zmienna miąższość o charakterze mozaikowym jest uzależniona od morfologii stropów iłów krakowieckich. Mniejsze miąższości obserwuje się w obrębie tarasu wysokiego Wisły, z kolei jej wyraźny wzrost towarzyszy dolinom kopalnym i przegłębieniom w południowej i zachodniej części obszaru. Utwory wodonośne zalegają niemal ciągłą warstwą na nieprzepuszczalnym podłożu neogenu. Ich brak obserwuje się fragmentarycznie w rejonie Tarnobrzega i miejscowości Sobów, gdzie na powierzchni terenu występują utwory ilaste neogenu. Na obszarze Garbu Tarnobrzeskiego utwory piaszczystożwirowe o miąższości do kilku metrów występują płatami, gromadząc niewielkie ilości wód gruntowych. Na obszarze objętym eksploatacją otworową, zwłaszcza w Jeziórku, czwartorzędowa warstwa wodonośna ulegała znacznej degradacji. Wody piętra czwartorzędowego są wykorzystywane głównie do celów pitnych i gospodarczych na terenach wiejskich, na obszarze tarasu zalewowego Wisły także przez ujęcia komunalne w Baranowie Sandomierskim i dla Sandomierza. Zwierciadło wód podziemnych w utworach czwartorzędu ma charakter swobodny i występuje, w warunkach naturalnych, na głębokości przeważnie 1-4 m. Zasilanie odbywa się drogą infiltracji opadów atmosferycznych. W sąsiedztwie Wisły możliwe jest zasilanie poziomu wodonośnego wodami z rzeki. Warunki hydrogeologiczne zostały naruszone w strefach odwodnień odkrywek nieczynnych kopalni Machów i Piaseczno oraz prawdopodobnie pod hałdą górniczą. Zwierciadło wód piętra czwartorzędowego wokół odkrywek zostało zdepresjonowane w promieniu dochodzącym do 2 km. Wielkość wytworzonej depresji w odkrywce w Piasecznie wynosiła 28 m, a w Machowie 70 m. Obciążenie hałdą przypuszczalnie spowodowało zdeformowanie warstwy wodonośnej przez jej kompakcję. Ponadto odkrywka kopalni Machów od strony zachodniej jest chroniona ekranem iłowocementowym przed dopływem wód z Wisły, odcinając jednocześnie piętro czwartorzędowe do stropu iłów krakowieckich (Perek, 1997). Pierwotny regionalny przepływ strumienia wód podziemnych odbywał się w kierunku doliny Wisły, jednak w rejonie wyrobisk Piaseczno i Machów został zaburzony i obecnie odbywa się ku powstałym w nich zbiornikom wodnym (Kania, 1998, 2002). Układ głównego poziomu wodonośnego i zwierciadła wód podziemnych ilustruje przekrój hydrogeologiczny (fig. nr 6). Czwartorzędowe utwory wodonośne odznaczają się znaczną zmiennością wartości współczynnika filtracji od 5 do 85 m/d. Średni współczynnik filtracji wynosi około 34 m/d. Przewodność wodna użytkowego poziomu wodonośnego kształtuje się od około 20 do blisko 600 m 2 /d Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 16

17 (Perek, 1997). Wydajność potencjalna studni wynosi m 3 /h (w obrębie tarasu zalewowego Wisły m 3 /h), a moduł zasobów dyspozycyjnych 130 m 3 /d/km 2 (340 m 3 /d/km 2 na tarasie zalewowym Wisły). Słabszą zasobnością odznacza się obszar położony na zachód od Wisły, gdzie miąższość utworów wodonośnych jest niewielka, a zasilanie utrudnione obecnością pokryw lessowych. Z kolei na prawym brzegu rzeki ograniczeniem w użytkowaniu poziomu jest słaba jakość wód, objawiająca się podwyższoną mineralizacją, dużymi stężeniami siarczanów i chlorków oraz niekiedy siarkowodoru. Wody podziemne w utworach czwartorzędowych należą do typu HCO 3 -Ca. Na przeważającym obszarze woda posiada średnią klasę jakości (wg MhP) i wymaga prostego uzdatniania ze względu na podwyższoną zawartość żelaza (>10 mg/dm 3, maksymalnie do 40 mg/dm 3 ) i manganu (3 mg/dm 3, maksymalnie do 11 mg/dm 3 ). Pozostałe parametry wód, takie jak sucha pozostałość oraz stężenia siarczanów, chlorków, azotanów i jonu amonowego nie przekraczają wartości dopuszczalnych. W przeszłości na obszarach przyległych do zanieczyszczonej ściekami technologicznymi rzeki Trześniówki i jej dopływu Mokrzyszówki występują wody złej jakości (klasa III wg MhP), odznaczające się podwyższonymi zawartościami SO 4, Cl, NO 3, NH 4 i Cu. Mineralizacja wód podziemnych osiąga tu maksymalnie ponad 3300 mg/dm 3, przy zawartości siarczanów do około 850 mg/dm 3, chlorków do około 600 mg/dm 3, azotanów do ponad 50 mg/dm 3, jonu amonowego do około 3 mg/dm 3 i miedzi do niemal 0,08 mg/dm 3. Na obszarze położonym na zachód od Wisły jakość wód jest zdecydowanie lepsza. Na obszarach kontaktu hydraulicznego z piętrem neogenu w wodach może występować siarkowodór. Parametry fizyko-chemiczne wód podziemnych piętra czwartorzędowego przedstawiono w tab. nr 1. Fig. 6. Przekrój hydrogeologiczny (na podst. Perek, 1997) Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 17

18 Tab. 1a. Podstawowe parametry fizyko-chemiczne wód podziemnych piętra czwartorzędowego (wg Perek, 1997) Cecha statystyczna Liczba oznaczeń Wartość maksymalna Średnia arytmetyczna Wartość minimalna Tło hydrochemiczne Sucha pozostałość Zasadowość ogólna Utlenialność [mg/dm 3 ] [mval/dm 3 ] [mg/dm 3 ] SO 4 Cl NO 3 NH 4 Fe Mn ,8 16, ,0 4,5 36,0 11, ,7 3, ,8 0,7 6,7 1,3 64 2,1 0, ,0 0,0 0,0 0, ,0-9,0 2,0-5, ,0-20,0 0,0-2,0 0,0-12,0 0,0-3,0 Tab. 1b. Podstawowe parametry fizyko-chemiczne wód podziemnych piętra czwartorzędowego (wg Kania, 2002) Cecha statystyczna Liczba oznaczeń Wartość maksymalna Średnia arytmetyczna Wartość minimalna Tło hydrochemiczne Sucha pozostałość Twardość ogólna Odczyn SO 4 Cl Ca Mg [mg/dm 3 ] [mval/dm 3 ] [ph] [mg/dm 3 ] ,9 8,4 1945,3 3298,2 651,2 25, ,3 7,0 90,2 80,1 112,7 18,7 87 0,6 5,2 10,0 1,0 16,5 5, ,0-7, Z uwagi na płytkie zaleganie zwierciadła wody oraz brak izolacji osadami słaboprzepuszczalnymi wody podziemne piętra czwartorzędowego są narażone na zanieczyszczenia z powierzchni terenu. W rejonie byłej otworowej kopalni siarki Jeziórko głównymi składnikami zanieczyszczeń są siarczany i chlorki obecne w wodach złożowych. Zagrożenie stanowiły w przeszłości również ścieki kopalniane oraz odpady z przetwórstwa chemicznego siarki, zrzucane do rzeki Mokrzyszówka (Jarząbek i in., 1990; Malinowski i in., 1997). W celu ochrony zasobów wód pitnych utwory czwartorzędowe pradoliny Wisły i Trześniówki objęto granicami głównego zbiornika wód podziemnych nr 425 Dębica-Stalowa Wola-Rzeszów (Kleczkowski red., 1990). Zbiornik ten został szczegółowo rozpoznany w celu ustanowienia stref ochronnych (Górka i in., 1996). Neogeńskie piętro wodonośne Piętro wodonośne neogenu tworzy mioceński poziom wodonośny związany z utworami serii chemicznej (wapieniami siarkonośnymi) oraz warstwami baranowskimi, wykształconymi jako piaski Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 18

19 i piaskowce, częściowo także wapieniami litotamniowymi. Serie te tworzą połączony poziom wodonośny o naporowym charakterze zwierciadła. Utwory wodonośne są izolowane od powierzchni terenu grubą warstwą iłów krakowieckich i warstw pektenowych, natomiast w ich spągu występują nieprzepuszczalne utwory kambru dolnego. Piętro wodonośne jest zasilane przez infiltrację opadów atmosferycznych na podczwartorzędowych wychodniach osadów neogenu na lewym brzegu Wisły, na zachód od linii Sandomierz-Koprzywnica-Świniary (Perek, 1997; Kania, 2002). Lokalnie, w strefach wychodni lub poprzez piaszczyste soczewki w obrębie iłów krakowieckich, poziom neogenu może wykazywać łączność hydrauliczną z piętrem czwartorzędowym. Piętro neogenu nie ma znaczenia użytkowego z uwagi na głębokość występowania i wysoki stopień mineralizacji w rejonach okruszcowania siarkowego oraz niewielkie wydajności uzyskiwane na obszarach wychodni. Fig. 7. Granice mioceńskiego poziomu wodonośnego (Turek, 1982) zasięgi: 1 osadów chemicznych, 2 warstw baranowskich, 3 warstw litotamniowych, 4 wychodnie wodonośnych osadów miocenu, 5 obszar wodonośnych osadów miocenu pozbawionych izolacji, 6 granica złoża siarki, 7 linia przekroju, 8 wybrane otwory wiertnicze Własności hydrodynamiczne utworów serii chemicznej są zróżnicowane. Współczynnik filtracji zmienia się w granicach 0, ,4 m/d (Turek, 1982). Wartości najmniejsze stwierdzono w gipsach, iłach, mułowcach, marglach ilastych i wapieniach ilastych, największe zaś w wapieniach szczelinowatych i kawernistych. Różnicując poszczególne rodzaje skał na podstawie wartości współczynnika filtracji gipsy i iły zaliczono do skał nieprzepuszczalnych, za wyjątkiem stref uskokowych, gdzie lokalnie mogą wykazywać większą przepuszczalność. Pozostałe utwory serii chemicznej zalicza się do utworów półprzepuszczalnych (średni współczynnik filtracji 0,3 m/d), słaboprzepuszczalnych (średni współczynnik filtracji 3 m/d) i średnioprzepuszczalnych (średni współczynnik filtracji około 25 m/d). Porowatość efektywna osadów chemicznych wynosi 0,1-0,2 (Turek, 1982). Uśredniając w profilu osadów chemicznych największy udział posiadają osady półprzepuszczalne (około 50%), nieco mniej jest utworów słabo przepuszczalnych (35%), średnio Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 19

20 przepuszczalnych (9%) i nieprzepuszczalnych (8%). W stropie osadów chemicznych największą powierzchnię zajmują osady nieprzepuszczalne i półprzepuszczalne (84%), następnie słabo przepuszczalne (13%) i średnio przepuszczalne (3%). W granicach złoża siarki udział osadów nieprzepuszczalnych i półprzepuszczalnych jest generalnie mniejszy i wynosi 47%, słabo przepuszczalnych 40% i średnio przepuszczalnych 13%, choć odznacza się dużą zmiennością, np. w Piasecznie osady nieprzepuszczalne i półprzepuszczalne stanowią 98%, z kolei w Machowie występują przeważnie skały pół- i słabo przepuszczalne. Największy udział skał średnio przepuszczalnych (do 70%) występuje na obszarze złoża w okolicy Jeziórka. Jest to obszar o najbardziej dogodnych warunkach filtracyjnych w rejonie Tarnobrzega. Miąższość tej serii wynosi 5-15 m (średnio około 10 m). Właściwości filtracyjne warstw baranowskich są zróżnicowane w zależności od uziarnienia, rodzaju spoiwa i stopnia zdiagenezowania. Współczynnik filtracji piasków wynosi 0,07-4,7 m/d, zaś piaskowców od około 0,04 do 2,0 m/d (Kania, 2002). Współczynnik porowatości całkowitej wynosi od około 1 do ponad 30% (Turek, 1977). Właściwości hydrogeologiczne wapieni litotamniowych są zbliżone do osadów chemicznych. Z porównania właściwości filtracyjnych osadów chemicznych i serii baranowskiej wynika, iż na obszarze położonym na zachód od Jeziórka średnia wartość współczynnika filtracji warstw baranowskich jest większa, na pozostałym obszarze zaobserwowano odwrotną zależność (Turek, 1982). Wyniki pompowań badawczych wskazują na izolację wód występujących w osadach chemicznych i warstwach baranowskich (Turek, 1982). Wody występujące w osadach chemicznych i w warstwach baranowskich są częściowo izolowane od siebie poprzez iły i gipsy znajdujące się w spągu osadów chemicznych. Izolacji tej nie stwierdzono w okolicach Piaseczna i na obszarze położonym na północ od Jeziórka, co sprawia, iż w obu poziomach panują tam niemal jednakowe ciśnienia, a występujące wody odznaczają się podobnym składem chemicznym. Generalnie odpływ wód podziemnych odbywa się w kierunku północno-zachodnim. Miąższość warstwy wynosi od 20 do 70 m (średnio około 35 m). W wyniku eksploatacji złoża siarki nastąpiła częściowa zmiana pierwotnego ciśnienia oraz charakteru fizyczno-chemicznego wód piętra neogenu. Zwierciadło wód ma charakter napięty i stabilizuje się na głębokości od około 1 do 24 m przy głębokości stropu utworów wodonośnych od 7 do blisko 170 m. Swobodne zwierciadło wód występuje tylko w rejonie Świniar i Koprzywnicy. Pierwotne zwierciadło wód podziemnych, sprzed okresu eksploatacji złóż siarki, stabilizowało się w rejonie Tarnobrzega na rzędnej od 147 do 151 m n.p.m. i było zbliżone do głębokości położenia zwierciadła wód w utworach czwartorzędowych. Ku wschodowi rzędne statycznego zwierciadła wody wzrastały. Przed eksploatacją złóż siarki najmniejsze ciśnienia wód, równe ciśnieniom wód piętra czwartorzędowego, zaznaczały się w dolinie Wisły, co należy wiązać z lokalnym bezpośrednim kontaktem z zawodnionymi osadami czwartorzędu. Miejsca kontaktu obu pięter stanowią strefę drenażu poziomu mioceńskiego. Dowodem lokalnego kontaktu obu pięter są nie tylko wyrównane ciśnienia, ale także występowanie w strefach kontaktu w wodach piętra czwartorzędowego Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 20

21 siarkowodoru, składnika typowego dla wód piętra neogenu. Roczne amplitudy wahań zwierciadła statycznego wynosiły 0,6-1,0 m i były mniejsze niż piętra czwartorzędowego (Turek, 1978). W okolicach Piaseczna zaobserwowano związek wahań zwierciadła wody piętra neogenu i czwartorzędu, co potwierdza bliskość strefy kontaktu hydraulicznego obu pięter. W warunkach naturalnych wody infiltrujące na zachód od Wisły, na podczwartorzędowych wychodniach poziomu mioceńskiego (Świniary, Piaseczno, Koprzywnica), przepływały w kierunku wschodnim, zgodnie z upadem poziomu mioceńskiego i spadkiem hydraulicznym. Spadek hydrauliczny wynosił średnio 0,001, w dolinie Wisły 0,003 (Turek, 1978). Naturalny spływ wód podziemnych został jednak silnie zaburzony przez odwadnianie kopalni w Machowie i Piasecznie oraz zatłaczanie wód technologicznych w rejonie Jeziórka. Prace likwidacyjne i rekultywacyjne prowadzone na obszarze Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego przywracają stosunki wodne panujące przed okresem eksploatacji górniczej (Perek, 1997). W warunkach naturalnych czwartorzędowe i neogeńskie piętra wodonośne były oddzielone kompleksem iłów krakowieckich. Brak tej izolacji istniał jedynie w strefie podczwartorzedowych wychodni serii chemicznej i warstw baranowskich. Niezbyt głębokie występowanie spągu iłów krakowieckich w dolinie Wisły nie wyklucza obecności miejscowych rozmyć erozyjnych, na co może wskazywać zbliżone położenie zwierciadła wód podziemnych w obu piętrach przed rozpoczęciem eksploatacji. Efekt ten mógł być również skutkiem pośredniej więzi hydraulicznej poprzez często zapiaszczone ilaste utwory miocenu, stwarzające możliwości ograniczonego przepływu pionowego wód podziemnych. Częściowe połączenie obu pięter nastąpiło również w wyniku otworowej eksploatacji złoża siarki poprzez naruszenie izolacji. Skład chemiczny wód piętra neogeńskiego jest wynikiem specyficznych, naturalnych warunków jego kształtowania, tzn. obecnością złóż siarki rodzimej oraz izolacją od powierzchni terenu. Wody poziomu mioceńskiego w rejonie Tarnobrzega wykazują stopniowy wzrost mineralizacji wraz ze wzrostem głębokości występowania, tj. w kierunku południowym i południowo-wschodnim. Na potrzeby rejonizacji hydrochemicznej wydzielono w rejonie złóż siarki cztery strefy: Strefa I rozciąga się na zachód od Piaseczna i Koprzywnicy. Występują tu wody o mineralizacji do 1 g/dm 3 (najczęściej do 0,5 g/dm 3 ) typu wodorowęglanowo-wapniowego, z przewagą jonu siarczanowego nad chlorkowym. Wody strefy I są zasilane bezpośrednio opadami atmosferycznymi. Typowy skład wód strefy I przedstawia się następująco: Strefa II obejmuje rejon Świniar. Występują tu wody o mineralizacji od 1 do 3 g/dm 3. W odróżnieniu od strefy I wody odznaczają się mniejszą zawartością wodorowęglanów, większym stężeniem siarczanów oraz obecnością siarkowodoru. Są to wody typu wodorowęglanowosiarczanowo-wapniowego, przechodzące stopniowo w kierunku południowo-wschodnim w wody Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 21

22 siarczanowo-wodorowęglanowo-wapniowe. W wodach tych występuje siarkowodór w ilości od kilkunastu do kilkudziesięciu mg/dm 3. Typowy skład wód strefy II przedstawia się następująco: Strefa III obejmuje złoże siarki Piaseczno oraz obszar położony na północ i wschód od Machowa. Występują tu wody o mineralizacji od 3 do 15 g/dm 3 i składzie anionowo-kationowy zmieniającym się z siarczanowo-wapniowego w chlorkowo-siarczanowo-sodowo-wapniowy. Typowy skład wód strefy III przedstawia się następująco: w okolicach Piaseczna: w okolicach Machowa: w okolicach Mokryszowa: w okolicach Jeziórka, Grębowa, Jamnicy (część zachodnia): w okolicach Jamnicy (część wschodnia): W rejonie Piaseczna skład fizykochemiczny wód piętra neogenu kształtował się w wyniku naturalnego dopływu wód infiltracyjnych, napływających z kierunku wschodniego z obszaru podczwartorzędowych wychodni utworów wodonośnych. W okresie ostatnich kilkudziesięciu lat warunki hydrogeochemiczne zostały zmodyfikowane przez drenaż, w tym również działanie barier odwadniających w rejonie Machowa i umożliwienie zasilania w rejonie wyrobiska Piaseczno. Po wyłączeniu odwadniania wody piętra neogenu będą ulegać większemu zmineralizowaniu, zwłaszcza na obszarze położonym pomiędzy oboma wyrobiskami. Obecnie wody te mają odczyn od słabo kwaśnego po słabo zasadowy (ph od 6,0 do 8,5) i charakteryzują się mineralizacją od około 0,3 do 4,4 g/dm 3, choć wyjątkowo zdarzają się wody zwykłe. Najczęściej są to wody twarde lub bardzo twarde o przewodności elektrolitycznej mieszczącej się w przedziale µs/cm. Stężenia chlorków i siarczanów zawierają się odpowiednio w przedziale około i mg/dm 3. W wodzie występuje siarkowodór od ilości śladowych po stężenie kilkudziesięciu mg/dm 3. Typy chemiczne wody są bardzo zróżnicowane: SO 4 -Ca, SO 4 -HCO 3 -Ca-Mg, Cl-SO 4 -Na-Ca, Cl-Na-Ca Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 22

23 i HCO 3 -SO 4 -Cl-Na-Ca. Uwagę zwraca obecność jonów wodorowęglanowych, praktycznie nieobecnych w rejonie Machowa. Strefa IV została wyznaczona w południowej części Machowa. Występują tu wody o mineralizacji od 15 do 30 g/dm 3 typu chlorkowo-sodowego. Typowy skład wód strefy IV przedstawia się następująco: Wody siarczanowe należą do bardzo twardych, o twardości ogólnej od 675 do 2900 mg CaCO 3 /dm 3 i odczynie od słabo kwaśnego do słabo zasadowego, wyjątkowo zasadowego (ph od 6,4 do 9,2). W wodach występuje bardzo wysokie stężenie siarkowodoru, utrzymujące się na poziomie od kilkudziesięciu do kilkuset mg/dm 3 (maksymalnie >500 mg/dm 3 ). Z uwagi na wysokie stężenia sodu, chlorków i siarczanów oraz wysoką mineralizację wody piętra neogeńskiego zostały zaliczone do V klasy jakości (wg MhP) i wykazują słaby stan chemiczny, tzn. nie spełniają kryteriów jakościowych stawianych wodom przydatnym do spożycia (Perek, 1997). Odpowiadają one natomiast parametrom właściwym dla wód leczniczych. W wodach chlorkowych pojawiają się mikroskładniki, wśród których przeważa bar (1,5-53,5 mg/dm 3 ), stront (6-53 mg/dm 3 ) oraz żelazo, lit i mangan w ilości kilku mg/dm 3. Ponadto stwierdzono obecność jodu (8 mg/dm 3 ) i bromu (3 mg/dm 3 ). Twardość ogólna wód Cl-Na wynosi n (średnio 80 n), twardość niewęglanowa n (przeciętnie 45 n), a odczyn 6-9 w skali ph (najczęściej około 7). Fig. 8. Strefowość hydrochemiczna poziomu mioceńskiego (Turek, 1978) I wody HCO 3 -Ca o mineralizacji <1 g/dm 3 II wody HCO 3 -SO 4 -Ca i SO 4 -HCO 3 -Ca o mineralizacji 1-3 g/dm 3 III wody SO 4 -Ca i Cl-SO 4 -Na-Ca o mineralizacji 3-15 g/dm 3 IV wody Cl-Na o mineralizacji g/dm 3 1 temperatura wód 2 wybrane otwory wiertnicze Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 23

24 Reasumując, w kierunku południowym wzrasta mineralizacja wód oraz procentowa zawartość chlorków i sodu, a także zawartość siarkowodoru, maleje zaś stężenie siarczanów i wapnia (Smuczyńska, 1969; Turek, 1978). W profilu pionowym obserwuje się nieznacznym wzrost mineralizacji wraz z głębokością oraz wzrost procentowej zawartości jonów Cl i Na kosztem SO 4 i Ca. W rejonie Machowa mineralizacja wód zwiększa się przeciętnie o 0,5-1,0 g/dm 3 na każde 10 m głębokości (Turek, 1978). Temperatura wód wynosi od około 9 C w dolinie Wisły do 11 C w rejonie Piaseczna i 13 C w Machowie. We wschodniej części złoża, gdzie osady neogenu zapadają na głębokość ponad 300 m, temperatura wód osiągała 16 C (Turek, 1978). Tab. 2. Podstawowe parametry fizyko-chemiczne wód podziemnych piętra neogeńskiego (Kania, 2002) Sucha Cecha Twardość pozosta- Odczyn SO ogólna 4 Cl Ca Mg statysty- łość czna [mg/dm 3 ] [mval/dm 3 ] [ph] [mg/dm 3 ] Liczba oznaczeń Wartość maksymalna , Średnia arytmetyczna , Wartość minimalna 330-6, Tło hydrochemiczne ,5-8, Geneza wód Wody I strefy hydrochemicznej pochodzą z infiltracji opadów atmosferycznych. Wody pozostałych stref są prawdopodobnie pochodzenia sedymentacyjnego, tj. z okresu powstawania osadów miocenu lub paleoinfiltracyjnego z infiltracji wód powierzchniowych w ubiegłych okresach geologicznych (Turek, 1978). Analiza wskaźników hydrochemicznych nie wskazuje na wyraźny związek wód poziomu mioceńskiego z wodami lądowymi lub morskimi. Pierwotny skład chemiczny wód uległ prawdopodobnie przeobrażeniu, co zdaje się potwierdzać brak strefowości hydrodynamicznej pionowej, odzwierciedlającej warunki paleogeograficzne. Wody warstw baranowskich nie odbiegają bowiem znacząco stopniem zmineralizowania od wód serii chemicznej. Przeobrażenie to było zapewne spowodowane długotrwałą wymianą jonową woda-skała. Wysokie stężenia siarczanów, chlorków, wapnia i sodu wskazują na wpływ osadów chemicznych. Zawartość Ca i SO 4 jest charakterystyczna dla wód występujących w gipsach. Sód i chlorki mogą pochodzić z kolei z wyługowania soli, które wytrącały się podczas powstawania osadów chemicznych (Turek, 1978). Państwowy Instytut Geologiczny-PIB, ul. Rakowiecka 4, Warszawa Strona 24