Aleksandra Lewkiewicz-Ma³ysa, Bogumi³a Winid ZALE NOŒCI MIÊDZY SK ADNIKAMI CHEMICZNYMI W WODACH MINERALNYCH ANTYKLINY IWONICKIEJ**

Transkrypt

1 WIERTNICTWO NAFTA GAZ TOM 26 ZESZYT Aleksanda Lewkiewicz-Ma³ysa*, Bogumi³a Winid* ZALE NOŒCI MIÊDZY SK ADNIKAMI CHEMICZNYMI W WODACH MINERALNYCH ANTYKLINY IWONICKIEJ** 1. WPROWADZENIE Antyklina iwonicka jest jedn¹ z wa niejszych stuktu fa³dowych tzw. centalnego synklinoium kapackiego znajduj¹cego siê w obêbie p³aszczowiny œl¹skiej Kapat zewnêtznych. Antyklina ozci¹ga siê od Nowego migodu na NW pzez Lubatówkê, Iwonicz Zdój, Rymanów Zdój po Rudawkê Rymanowsk¹. jwa niejsze ujêcia wód minealnych znajduj¹ siê w œodkowej czêœci antykliny w ejonie Rymanowa Zdoju i Iwonicza Zdoju. Antyklinê iwonick¹, któa mofologicznie jest pasmem góskim, buduj¹ utwoy fliszowe paleogenu i kedy gónej. Wy sza czêœæ paleocenu i ni sza eocenu stanowi¹ napzemianleg³e poziomy ³upków pstych i piaskowców ciê kowickich. Kompleks ten o ³¹cznej mi¹ szoœci ok. 500 m dzieli siê na 4 poziomy piaskowców i 4 poziomy ³upków (Wdowiaz i inni 1991). W omawianym ejonie wspó³wystêpuj¹ wody zwyk³e i minealne. Za lecznicze uznane zosta³y wody o ó nej minealizacji od œednio do wysoko zminealizowanych. W pacy pzedyskutowano watoœci wskaÿników hydochemicznych wód o wysokiej minealizacji od 1800 mg/l do mg/l. Wody te zwi¹zane s¹ z II poziomem piaskowca ciê - kowickiego, ale tak e w pojedynczych pzypadkach z I, III i IV poziomem piaskowca ciê - kowickiego oaz wastwami koœnieñskimi. S¹ to wody typu 3, METODYKA BADAÑ Pzedmiotem badañ by³ chemizm wód z 17 ujêæ (odwietów i Ÿóde³). Dla badanych wód na podstawie analiz chemicznych wykonanych w ci¹gu ostatnich kilku lat (Lewkiewicz, Roszczynialska, 2007, 2008) policzono wzajemne popocje miedzy jonami ówno- * Wydzia³ Wietnictwa, fty i Gazu AGH, Kaków ** Paca wykonana w amach badañ statutowych Wydzia³u Wietnictwa, fty i Gazu AGH 221

2 wa nikowe i wagowe. Sk³adniki jonowe wystêpuj¹ w wodzie w okeœlonej popocji, któa zale y od czynników kszta³tuj¹cych chemizm wody, czyli od genezy i pocesów zachodz¹cych na dodze jej pzep³ywu. WskaŸniki s¹ wykozystywane np. do analizy poównawczej wód ó nych poziomów i pzy klasyfikacji wód. Odpowiednie popocje miêdzy jonami mog¹ byæ wynikiem jednego okeœlonego pocesu chemicznego, ale czêsto o odpowiednich elacjach miêdzy sk³adnikami decyduje kilka czynników. Pocesy kszta³tuj¹ce chemizm wody zachodz¹ w okeœlonych stefach hydochemicznych, st¹d te poznanie ich pozwala wnioskowaæ na temat waunków panuj¹cych w ejonach wystêpowania okeœlonych wód, a pzez to czêsto mo liwe jest wskazanie kieunków pzep³ywu czy te miejsc zasilania. W badaniach hydogeologicznych wykozystywane s¹ wskaÿniki, któe œwiadcz¹ o waunkach panuj¹cych w œodowisku obecnoœci wody, np. wskazuj¹ na stefê aktywnej wymiany wody, czyli dop³yw wód infiltacyjnych, czy te izolowanych stuktu geologicznych, gdzie zachodz¹ pocesy diagenezy. Watoœci wskaÿników hydochemicznych dla waz z komentazem ich watoœci pzedstawiono w tabelach 1 i 2. Pzy intepetacji wskaÿników wykozystano badania i sugestie zawate w pacach (Macioszczyk 1987, Matay Fontes 1990, Pazdo, Kozeski 1990, Razowska 1999, Rosenthal 1987, White et al. 1963). Wyniki badanych zale noœci miêdzy jonami by³y poównywane z watoœciami wskaÿników hydochemicznych wód s³abozminealizowanych Rymanowa Zdoju pzedstawionymi w pacy (Lewkiewicz-Ma³ysa, Winid 2008). Tabela 1 Watoœci wskaÿników hydochemicznych dla wód minealnych Iwonicza Zdoju Chaakteystyka Minealizacja (mg/dm 3 ) Kaol 2 Iwonicz II Elin 7 Zofia 6 Klimkówka 27 Lubatówka Poziom II p.ciê k. II i III p.cie k. II p.ciê k. II p.ciê k. III p.ciê k. II i III p.ciê k. Typ wody anionów ,91 1,45 1,38 1,26 2,40 1,28 woda w kontakcie z aktywn¹ stef¹ wymiany 0,44 0,68 0,71 0,77 0,41 0,77 wietzenie wêglanów lub kzemianów 4,55 0,03 0,02 0,01 0,07 0,01 w.m wody podziemne izolowane, s¹siedztwo z³ó bituminów Mg 0,46 0,28 0,26 0,39 0,67 0,59 Mg wietzenie wapieni i dolomitów d,wk.w.m 222

3 Tabela 1 cd. Chaakteystyka 3 2 ( Mg ) 2 SiO 2 K 3 SiO2 K 3 Mg ( K ) Mg K B Kaol 2 Iwonicz II Elin 7 Zofia 6 Klimkówka 27 Lubatówka 12 0,05 0,07 0,07 0,08 0,01 0,05 wietzenie kalcytu i/lub innych wêglanów 2,11 3,80 4,26 6,89 2,93 7,79 z ozpuszczania wêglanów lub kzemianów (nie gipsów) 2,86 179,96 180,42 511,21 87,28 365,59 nie zachodzi poces ozpuszczania siaczanów 0,01 0,01 0,01 0,004 0,0015 0,0029 wymiana kationów 115,90 171,22 154,08 273,35 668,65 351,65 wietzenie wêglanów 98,29 165,56 190,30 228,88 307,97 303,22 wody wzbogacone w 1,22 0,47 0,42 0,30 1,42 0,30 s³. kontakt z w. infiltacyjnymi s³.k.z.w.infi. 1,18 2,59 2,89 1,56 0,49 0,71 w.w. 0,93 0,45 0,39 0,27 1,40 0,25 bak wymiany jonów i K na jony i Mg 0,07 0,03 0,03 0,03 0,02 0,03 woda z ni szych patii stef wodonoœnych 150,64 313,69 288,49 260,48 229,03 240,06 solanka piewotna (s¹siedztwo z³ó bituminów) Objaœnienia skótów.w.l.k wapñ z ozpuszczania wêglanów lub kzemianów (nie siaczanów) d,wk.w.m ozpuszczanie dolomitów, wyt¹canie kalcytu lub woda moska s³.k.z.w.inf s³aby kontakt z wodami infiltacyjnymi us. usuwanie wapnia wskutek wymiany jonowej lub wyt¹cania kalcytu w.m woda mieszana wie wap. i dolomitów wietzenie wapieni i dolomitów w.w. wody wzbogacone w wapñ 223

4 Tabela 2 Watoœci wskaÿników hydochemicznych dla wód minealnych Rymanowa Zdoju Chaakteystyka Minealizacja (mg/dm 3 ) IG-1 RZ-6 Ignacy RZ-5 RZ Poziom w.koœn. I p.ciê k. II p.ciê k. III p.ciê k. I i II p.ciê k Typ wody anionów ,88 1,58 1,70 2,96 1,82 woda w kontakcie z aktywn¹ stef¹ wymiany 0,09 0,57 0,50 0,32 0,51 wietzenie wêglanów lub kzemianów 2,15 0,06 0,10 0,09 0,04 w.m. wody podziemne izolowane, s¹siedztwo z³ó bituminów Mg 0,48 0,16 0,23 0,48 0,20 Mg wietzenie wapieni i dolomitów 2 0,003 0,16 0,12 0,01 0,01 3 wietzenie kalcytu i/lub innych wêglanów 0,22 6,73 7,87 0,88 5,62 2 SO us.. wêglanów lub kzem us..w.l.k 4 2,91 274,50 164,91 33,31 181,85 2 nie zachodzi poces ozpuszczania siaczanów ani dolomityzacja SiO 2 0,01 0,01 0,01 0,003 0,004 wymiana kationów ( Mg ) K 3 SiO2 134,36 99,84 141,75 359,01 269,78 wietzenie wêglanów 431,26 104,76 115,69 156,47 150,18 K wody wzbogacone w 10,65 0,76 0,98 2,11 0,98 3 s³. kont z w. infiltacyjnymi s³.k.z.w.inf. 1,08 5,23 3,38 1,06 4,10 Mg wody wzbogacone w w. w w ( K ) 10,91 0,59 0,71 1,98 0,83 bak wymiany jonów i K na jony i Mg Mg 0,01 0,11 0,10 0,01 0,04 K woda z ni szych patii wastw wodonoœnych 86,17 276, ,32 306,00 solanka piewotna B w. mieszana s.piewotna w. mieszana s¹siedztwo z³ó bituminów 224

5 Chaakteystyka Minealizacja (mg/dm 3 ) Tabela 2 cd. Basenowe Tytus RZ-2 Klaudia Celestyna IG-II Poziom II p.c II p.c III i IV p.c II p.c II p.c w.koœn. Typ wody anionów ,14 1,13 2,20 1,14 1,16 1,24 woda w kontakcie z aktywn¹ stef¹ wymiany 0,78 0,79 0,43 0,79 0,79 0,58 wietzenie wêglanów lub kzemianów 0,02 0,02 0,04 0,02 0,02 0,03 wody podziemne izolowane, s¹siedztwo z³ó bituminów Mg 0,15 0,19 0,61 0,18 0,17 0,58 Mg wie. wap. i dolomitów d,wk.w.m wie.wap. i dolomitów d,wk.w.m 0,24 0,23 0,02 0,23 0,22 0,04 wietzenie kalcytu i/lub innych wêglanów 3 15,38 15,22 2,01 15,22 15,30 2,95 2 z ozpuszczania wêglanów lub kzemianów (nie gipsów) ( Mg ) 2 485,14 499,60 136,67 443,87 422,90 91,43 nie zachodzi poces ozpuszczania siaczanów ani dolomityzacja SiO 2 0,012 0,012 0,004 0,011 0,011 0,009 K wymiana kationów 3 SiO2 K 3 Mg ( K ) 153,70 153,31 311,07 149,20 140,80 124,51 wietzenie wêglanów 102,21 95,30 200,38 97,24 92,89 422,67 wody wzbogacone w 0,27 0,27 1,35 0,26 0,26 0,27 s³. kont. z w. infiltac. s³aby kontakt z wodami infiltac. 5,45 4,32 0,64 4, ,71 wody wzb. w wody wzb. w 0,15 0,15 1,21 0,16 0,17 0,25 bak wymiany jonów i K na jony i Mg 225

6 Chaakteystyka Tabela 2 cd. Basenowe Tytus RZ-2 Klaudia Celestyna IG-II Mg 0,09 0,08 0,025 0,08 0,08 0,024 K woda z ni szych patii wastw wodonoœnych B 299,34 243,91 416,5 245,64 247,97 45,64 s. piew. s¹siedztwo z³ó bituminów w.miesz. solanka piewotna s¹siedztwo z³ó bituminów Objaœnienia skótów.w.l.k wapñ z ozpuszczania wêglanów lub kzemianów (nie siaczanów) d,wk.w.m ozpuszczanie dolomitów, wyt¹canie kalcytu lub woda moska s³.k.z.w.inf s³aby kontakt z wodami infiltacyjnymi us. usuwanie wapnia wskutek wymiany jonowej lub wyt¹cania kalcytu w.m woda mieszana wie. wap. i dolomitów wietzenie wapieni i dolomitów w.w. wody wzbogacone w wapñ 3. DYSKUSJA WARTOŒCI WSKA NIKÓW HYDROCHEMICZNYCH Wody wysoko zminealizowane chaakteyzuj¹ siê mniejszym zó nicowaniem watoœci wskaÿników ni poównywane z nimi wody o niskiej minealizacji badanego ejonu. Mniejsza iloœæ gup intepetacyjnych (w zale noœci od zakesów watoœci wskaÿników) œwiadczy o podobnym chaakteze tych wód czego potwiedzeniem jest typ wody. Watoœci ( ) wskaÿnika > 1i > 1wskazuj¹, e wed³ug podzia³u Sulina wszystkie 2 4 SO wody epezentuj¹ typ wodoowêglanowo-sodowy, Typ ten chaakteyzuje wody s³one wypieane pzez wody s³odkie. WskaŸnikiem wykozystywanym pzy okeœlaniu genezy wód jest wskaÿnik wagowy. Œednia watoœæ wskaÿnika dla wody moskiej wynosi 290. W sedymentacyjnych wodach maciezystych dla wyt¹cania siê halitu watoœæ wskaÿnika B B wynosi 304. B Dla zwyk³ych wód podziemnych w waunkach polskich jest zwykle znacznie powy ej tej wielkoœci. Omawiany wskaÿnik w wodach pochodzenia infiltacyjnego minealizuj¹cych siê na skutek ozpuszczania soli kamiennej osi¹ga watoœci (Vengosh, Rosenthal 1994). Solanki o watoœci wskaÿnika do 400 okeœla siê jako piewotne, od 400 do B 1000 jako wody mieszane, natomiast powy ej 1000 jako wody o wtónym zasoleniu (Matay, Fontes 1990). Obni enie watoœci wskaÿnika wód z³o owych w stosunku do wody moskiej œwiadczy, e wody by³y poddane odpaowaniu kompakcji i pozyskiwa³y bom z diagenezy sedymentacyjnych osadów oganicznych (Edmunds 1996). WskaŸnik chlokowo-bomkowy dla wód z ujêæ Iwonicz II, Ignacy, RZ-4, Basenowe, RZ-2 wynosi powy ej 226

7 watoœci chaakteystycznych dla wody moskiej natomiast dla pozosta³ych poni ej tej wielkoœci. Watoœci wskaÿnika kwalifikuj¹ wody minealne jako solanki piewotne, B wody z ujêæ Ignacy i RZ-2 jako wody mieszane, Zmiennoœæ watoœci wskaÿnika chlokowo-bomkowego wskazuje na to, e wody ujêæ Ignacy i RZ-2 mo na by³o w popzednich latach zakwalifikowaæ do gypy solanek piewotnych (ys. 1). Watoœci tego wskaÿnika dla wód ujêcia RZ-6 i Basenowe wyaÿnie wzastaj¹ w badanym okesie czasu, natomiast dla wód ujêæ Ignacy i RZ-2 obsewuje siê spadek watoœci wskaÿnika, po któym nast¹pi³ wzost. Rys. 1. Zmiany wskaÿnika B dla wód wysokominealizowanych antykliny iwonickiej 227

8 Watoœci wskaÿnika 3 dla wiêkszoœci wynosz¹ poni ej 1 co mo e œwiadczyæ o utudnionym kontakcie z aktywn¹ stef¹ wymiany. Watoœci ponad 10 wskazuj¹ce na stefê aktywnego zasilania ma woda z ujêcia IG -1 w Polañczyku. 2 SO Watoœci wskaÿnika dla wód wysokozminealizowanych znacznie ó ni¹ siê od wyników otzymanych dla wód zwyk³ych. Dla wszystkich wód z wyj¹tkiem wody z ujêæ IG-1 i Kaol 2 wynosz¹ poni ej 1. Niskie watoœci s¹ jedn¹ z pzes³anek obecnoœci stefy wystêpowania bituminów (Bojaski 1969) a watoœci z pzedzia³u 1 10 œwiadcz¹, e kontakt z aktywn¹ stef¹ wymiany jest utudniony (Pazdo, Kozeski 1990). Zmiennoœci badanych wskaÿników hydochemicznych w pzedzia³ach czasowych ostatnich kilkunastu lat w wiêkszoœci pzypadków maj¹ chaakte nieegulanych wahañ 4. PODSUMOWANIE podstawie watoœci wskaÿników hydochemicznych wód wysokozminealizowanych jak i pzepowadzonego poównania z wynikami obliczonymi dla wód s³abozminealizowanymi mo na stwiedziæ ó nice i analogie miêdzy tymi wodami. Ró nice to watoœci wskaÿnika chlokowo-bomkowego i wskaÿnika siaczanowoœci, któe wyaÿnie wskazuj¹ na wspó³wystêpowanie wód wysokozminealizowanych ze z³o ami bituminów. Chemizm wód wysoko- i s³abozminealizowanych w du ej mieze zwi¹zany jest z pocesami wietzenia minea³ów kzemianowych i wêglanowych. Popocje miedzy,, Mg, 3 i s¹ takie jak wód bêd¹cych w kontakcie z aktywn¹ stef¹ wymiany choæ w pzypadku wód wysokozminealizowanych watoœci te czasami œwiadcz¹ o utudnionej wymianie. Analizowane wody poza zjawiskiem edukcji siaczanów nie wykazuj¹ wp³ywu innych pocesów zachodz¹cych w izolowanych basenach sedymentacyjnych takich jak zjawisko zastêpowania jonów alkalicznych jonami ziem alkalicznych czy pocesu dolomityzacji. Mo e to byæ intepetowane jako zasilanie solanek wodami infiltacyjnymi choæ znacznie oganiczone w poównaniu do wód s³abozminealizowanych. LITERATURA [1] Bojaski L.: Zastosowanie klasyfikacji hydochemicznej pzy poszukiwaniach naftowych. Pzegl¹d Geologiczny, n 3, 1969, [2] Edmunds W.M.: Bomine Geochemisty of Bitish Goundwates. Minealogical Magazine, Vol. 60, 1996, [3] Lewkiewicz-Ma³ysa A., Roszczynialska K.: Badania chemizmu wód z obszau nale- ¹cego do uzdowiska Iwonicz Zdój. Paca niepublikowana, [4] Lewkiewicz-Ma³ysa A., Roszczynialska K.: Badania chemizmu wód z obszau nale- ¹cego do uzdowiska Rymanów Zdój. Paca niepublikowana, [5] Lewkiewicz-Ma³ysa A., Winid B.: Zale noœci miêdzy sk³adnikami chemicznymi w wodach s³abo zminealizowanych Rymanowa-Zdoju. Wietnictwo, fta, Gaz (pó³ocznik AGH),

9 [6] Macioszczyk A.: Hydogeochemia. Waszawa, Wydawnictwa Geologiczne 1987 [7] Matay J.-M., Fontes J.-C.: Oigin of the oil-field bines in the Pais basin. Geology, v. 18, 1990, p [8] Pazdo Z., Kozeski.: Hydogeologia ogólna. Waszawa, Wydawnictwa Geologiczne 1990 [9] Razowska L.: WskaŸniki hydochemiczne ma³o pzydatne czy niedoceniane. Wspó³czesne poblemy hydogeologii t. IX, Waszawa Kielce, wzeœnia 1999, PIG Waszawa, 1999, [10] Rosenthal E.: Chemical Composition of Rainfall and Goundwate in Rechage Aeas of the Bet Shean-Haod Multiple Aquife System. Isael, Jounal of Hydology, 89, 1987, [11] Vengosh A., Rosenthal E.: Saline goundwate in Isael: its beaing on the wate cisis in the county. Jounal of Hydology, 156, 1994, ( ) [12] Wdowiaz S., Zubzycki A., Fysztak Wo³kowska A.: Objaœnienia do szczegó³owej mapy geologicznej Polski w skali 1: ak. Rymanów. Waszawa, Pañstwowy Instytut Geologiczny 1991 [13] White D.E., Hem J.D., Waning G.A.: Tabulation and discussion of chemical analyses many peviously unpublished, epesenting subsuface wates fom many geologic envionments with desciptions of the souces of the wate. Geological Suvey Pofessional Pape 440 F,