WODY LECZNICZE UZDROWISKA SZCZAWNICA: CHARAKTERYSTYKA ŹRÓDEŁ

Transkrypt

1 Współczesneproblemyhydrogeologiit. VII Kraków- Krynica1995 Lech POPRAWSKIJ, 2 Irena]OZEFKO WODY LECZNICZE UZDROWISKA SZCZAWNICA: CHARAKTERYSTYKA ŹRÓDEŁ 1. Wstęp Wody mineralne Szczawnicy są związane z intruzjami andezytowymi występującymi na kontakcie pienińskiego pasa skałkowego z serią magurską i osłoną pasa skałkowego. Są to znane od XVII wieku, a ujmowane od 1780 roku szczawy wodorowęglanowo-chlorkowo-sodowe, bromkowo-jodkowe. Obecnie w Szczawnicy eksploatowanych jest 9 ujęć wód leczniczych: "Magdalena", "Szymon", "Jan", "Jan-14", "Wanda", "PD-4", "Stefan", "Józefina", "B-4". Mineralizacja wód jest zróżnicowana, waha się od 19dm 3 ("Jan-14") do 26 gdm 3 ("Magdalena"). Wydajność ujęć jest niewielka i wynosi od 0,018 do 0,39 m 3 h, (w źródle "Magdalena" nie przekracza 16 ldobę). ajwyższą wydajność ma udokumentowane w 1994 roku dziesiąte ujęcie - "Pitoniakówka" - 1,03 m 3 h. 2. Geologiczne warunki występowania wód mineralnych W budowie geologicznej rejonu Szczawnicy bierze udział kilka serii skalnych (Birkenmajer, 1956, Kulka i inni, 1985). Są to: - utwory serii skałkowej (aalen-hoteryw), - utwory osłony skałkowej (kampan-paleocen) - warstwy jarmuckie i pstre, - utwory serii magurskiej (paleocen-oligocen) - warstwy szczawnickie, warstwy przejściowe i piaskowce magurskie, - andezyty, - warstwy tarasów akumulacyjnych, plejstoceńskich i holoceńskich. Serię skałkowa tworzą skały węglanowe i łupkowe o różnej twardości i skomplikowanej tektonice. Warstwy jarmuckie to piaskowce drobno-, średnio- i gruboziarniste, wapniste. Piaskowce przeławicone są często cienkimi wkładkami marglistych łupków. Jako wkładki występują także średnio- i gruboziarniste zlepieńce. Warstwy szczawnickie zbudowane są z łupków oraz silnie wapnistych piaskowców średnioławicowych, drobnoziarnistych, z wkładkami piaskowców gruboławicowych, reprezentujących fację fliszu łupkowo-piaskowcowego. Żyły andezytowe przecinają pod znacznymi kątami warstwy fliszu magurskiego. Mają przebieg prostolinijny lub lekko łukowaty w przybliżeniu W-E lub NW-SE. Upady są prawie pionowe, najczęściej ku SW lub S. Andezyty są silnie przeobrażone na skutek karbonatyzacji. Przeobrażenia andezytów zachodzą pod wpływem migrującego ku powierzchni e02. Wody mineralne mają związek z warstwami jarmuckimi, szczawnickimi i andezytami. Głównymi drogami ich krążenia są szczelinowate andezyty. Mają one własności hydrauliczne lepsze niż otaczające je warstwy fliszowe, zwłaszcza łupko- 1 Uniwersytet Wrocławski 2 Przedsiębiorstwo Geologiczne S.A., Kraków

2 390 Wody lecznicze uzdrowiska Szczawnica... D 1 D 2 lilii 3 _ r:jiii' I f. Gra.:-.oq ZI8l!. I... 'felrek 'SZCZAWNICA 05. I' ~ 1km I Rys. 1. Ujęcia wód mineralnych Szczawnicy na tle budowy geologicznej 1 - Skały osadowe paleogenu, 2 - Skały osadowe jury i kredy, 3 - intruzje andezytowe na powierzchni, 4 - intruzje andezytowe w skalach osadowych podłoża, 5 - nasunięcia, 6 - uskoki, 7 - ujęcia wód mineralnych ( 1 - Pitoniakówka, 2 - Wanda, 3 - PD-4, 4 - Szymon, 5,6 - Jan i Jan-14, [ózefina, Stefan, B-4, 10- Magdalena) Fig. 1. Minera! water intakes in the Szczawnica on the geological background 1- Paleogene sedimentary rocks, 2 - [urassic and Cretaceous sedimentary rocks, 3 - andesite intrusions on the surface. 4 - andesite intrusions in the sedimentary rocks, 5 - Thrusts, 6 - faults, 7 - mineral water intakes ( 1 - Pitoniakówka, 2 - Wanda, 3 - PD-4, 4 - Szymon, 5, 6 - Jan i Jan-14, [ózefina, Stefan, B-4, 10- Magdalena)

3 Wspólczesne problemy hydrogeologii t. VII 391 wo-piaskowcowe warstwy szczawnickie. Lokalizację ujęć na tle budowy geologicznej przedstawiono na rys. 1. Przyjmuje się, że zasilanie wód leczniczych rejonu Szczawnicy wodami infiltracyjnymi następuje na obszarach morfologicznie wyniesionych, na wychodniach utworów fliszowych o charakterze piaskowcowym lub piaskowcowo-łupkowym oraz na wychodniach intruzji andezytowych. Wypływy wody mineralnej mają charakter źródeł dolinnych, rzadziej zboczowych. 3. Poglądy na temat genezy szczaw W literaturze geologicznej i hydrogeologicznej spotkać można kilka odmiennych poglądów na temat pochodzenia dwutlenku węgla oraz genezy wód mineralnych Szczawnicy. St. Małkówski (za Birkenmajerem, 1956) wiązał dwutlenek węgla wód szczawnickich z andezytami uważając, że jest on produktem dyferencjacji magmowej w głębokim ognisku, zachowanym w podziemnych zbiornikach. B. Świderski (1923) uważał, że wody mineralne zawierające dwutlenek węgla wiążą się z dyslokacjami o kierunku podłużnym względem pasa skałkowego, które były wykorzystywane przez intruzje andezytowe Bryjarki. J. Nowak (1939) sądził, że wystąpienia szczaw wiążą sie z samym "fliszem granicznym" a nie z andezytami. J. Gołąb (1948 b) był zdania, że wody mineralne zawierające wolny dwutlenek węgla wiążą się z dyslokacjami o kierunku podłużnym i poprzecznym do pasa skałkowego, np. źródła "Wanda" i "Szymon" wiązał z wydzieloną przez siebie "dyslokacją Grajcarka". W póżniejszych swych poglądach prof. Gołąb powrócił do koncepcji Małkowskiego i przyjął związek szczaw z andezytami. W okolicy Szczawnicy Gołąb wyróżnił trzy podstrefy wód mineralnych: - podstrefę żródeł siarczanych związanych z wydzieloną przez siebie "dyslokacją Grajcarka" (wzdłuż której osłona skałkowa ma się kontaktować z fliszem magurskim). Na przedłużeniu tej dyslokacji mają się znajdować szczawy siarczano słone nawiercone po wojnie podczas robót wodociągowych na lewym brzegu Dunajca na obszarze tzw. Krasu (Gołąb, 1948 a). - podstrefę środkową obejmującą szczawy związane z występowaniem andezytów we fliszu. Dwultenek węgla ma tu wydobywać się wzdłuż spągowego kontaktu andezytu z fliszem, na którym mają występować druzgoty andezytowe przewodzące C02. - podstrefę północną związaną z kontaktem między "fliszem granicznym" a fliszem magurskim oraz "dyslokacją magurską" mającą zawierać źródła siarczane. Według Birkenmajera (1956, 1961) kontakt pomiędzy piaskowcem magurskim a "fliszem granicznym" jest normalny, startygraficzny, a nie tektoniczny, zaś obecność siarkowodoru w tych wodach wiązać można z cienkimi łupkami zawierającymi piryt. Zdaniem tego autora strefa szczaw alkaliczno słonych wiąże się w sposób widoczny z andezytami wykazującymi zmiany karbonatyzacyjne (przy andezytach świeżych nie obserwowano nigdzie wypływów wód mineralnych). Karbonatyzacja andezytu jest wywołana działaniem roztworów wodnych zawierających dwutlenek węgla. Znaczne partie przeobrażonego andezytu pozbawione wypływów wód mineralnych świadczą jego zdaniem o aktywności C02 w przeszłości. Wypływy wody mineralnej występują w większości przypadków przy południowym kontakcie andezytu z fliszem (np. "Józefina II", "Pitoniakówka", "Jan", "Magdalena", "Waleria", "Szymon"). C02 nasycający wodę znajdującą się w andezycie dąży wzdłuż stropowej (południowej) powierzchni andezytu z mniej przepuszczalnymi skałami łupkowo-piaskowcowymi warstw szczawnickich. K. Birkenmajer traktuje dwutlenek węgla w szczawach Szczawnicy jako ostatni etap działalności ekshalacji mofetowej. Gaz ten dążąc ku powierzchni przez andezyt, rozpuszczając się w wodzie, prowadzi do jej wzbogacenia w HC03-, działa agresywnie na znajdujący się w skałach kontakujących z andezytem i w samym andezycie węglan wapnia, wzbogacając wody w jony Ca 2 +. Agresywność węglanowa powoduje uwalnianie z plagioklazów i amfiboli jonów Mg2+, Ca 2 +, Na", K+ i Fe. Pochodzenie innych jonów, zwłaszcza Cl" i Na+ oraz obecność jodków, bromków, strontu oraz boranów należy wiązać z resztkami wód synsedymentacyjnych występujących w seriach piaskowcowo-łupkowych fliszu magurskiego. Pozostałe jony np. siarczany czy jon żelazowy pochodzą z procesów rozkładu siarczków występujących pospolicie w łupkach i piaskowcach, a nawet w samym andezycie. Wypływy wód mineral-

4 392 Wody lecznicze uzdrowiska Szczawnica... nych występują przeważnie w miejscu nacięcia przeobrażonych ciał andezytowych przez erozję dolinną. J. Dowgiałło, Leśniak (1980) uważają, że składowa chlorkowa jest wynikiem regionalnego zmieszania się wód morza fliszowego, wód wysokotemperaturowej dehydrataqi i wód paleoinfiltracyjnych. Grabczak i Zuber (1987, 1993) są zdania, że wody te pochodzą z dehydrataqi minerałów ilastych w niskotemperaturowym metamorfiźmie utworów fliszowych. Wody te są wyciskane do góry wskutek ciśnienia geostatycznego i aseandują wzdłuż stref uskokowych. Blisko powierzchni zachodzi ich mieszanie się z wodami współczesnymi, w strefie kontaktu z wodami infiltracyjnymi. 4. Krótka charakterystyka ujęć Źródło "Szymon" - naj dawniej znane źródło Szczawnicy, użytkowane od drugiej połowy XVIII w., ujęte w 1822 roku i zrekonstruowane w 1910 roku znajduje się poniżej Parku Dolnego, u podnóża skarpy erozyjnej tarasu akumulacyjnego (plejstoceńskiego) rozwiniętego na zboczu doliny Grajcarka. Woda dopływa prawdopodobnie wkładką żwirową znajdującą się między warstwami nieprzepuszczalnymi. Wg K.Birekenmajera (1961) pod tarasem znajduje się przedłużenie andezytu widocznego w południowym zboczu Góry Bryjarki. Typ wody: 0,25 % HC03-Cl-Na-Ca + C02 + HB02, suma składników stałych: gdm". Źródło "Wanda" znajduje się na południowym stoku G. Bryjarki. na miejscu zanikłych podczas niewłaściwej rekonstrukcji w 1869 r źródeł "Aniela" i "Helena". Wypływ wody stwierdzony został w silnie spękanych piaskowcach i łupkach warstw Szczawnickich. Według Birkenmajera (1961) źródło jest związane z andezytową intruzją znajdującą się wśród warstw szczawnickich. Typ wody: 0,61-1,1 % HCOrCl-Na + C02 + Br + J + HB02, suma składników stałych: gdrrr'. Otwór "PD-4" o głębokości 30 m zlokalizowany jest na obszarze Parku Dolnego, na tarasie akumulacji plejstoceńskiej. W profilu geologicznym otworu do głębokości 8,0 m występują utwory czwartorzędowe, zaś poniżej piaskowce jarmuckie. Otworem "PD-4" ujęto wodę leczniczą typu: 0,23% HC03-Cl-Na + HB02, suma składników stałych: gdm". Obecnie trwają prace nad aktualizacją zasobów ujęcia. Źródło "Magdalena" odkryte w 1839 r. znajduje się w centrum Szczawnicy, przy pijalni wód leczniczych. Występuje ono prawdopodobnie przy południowym kontakcie andezytu widocznego na zboczu Góry Bryjarki z warstwami szczawnickimi. Sytuacja geologiczna źródła jest trudna do określenia ze względu na obecność pokrywy zwietrzelinowej, nasypy oraz zabudowę terenu. Typ ujętej wody: 2,2 % HC03-Cl-Na + C02 + Br + J + HB02, suma składników stałych: gdm", Otwór "B-4" znajduje się przy Placu Dietla, w szybie eksploatacyjnym wykonanym pod budynkiem dawnej pijalni. W szybie tym znajdują się również ujęcia "Józefina" i "Stefan". Otwór "B-4" ma głębokość 26,9 m. Wykonany został w łupkowo-piaskowcowych warstwach szczawnickich. Typ ujętej wody: 1,26 % HC03-Cl-Na + C02 + Br + J + HB03, suma składników stałych: gdnr'. Znane od połowy XVIII wieku ujęcie "Józefina" składa się z trzech oddzielnych ujęć wykonanych w warstwach szczawnickich e,j-l", "J-2" i,,j-3"). Woda ze wszystkich trzech ujęć doprowadzona jest do wspólnego zbiornika. Jest to woda typu: 0,59% HC03-Cl-Na + J + HB02 + C02, suma składników stałych: gdm". Odkryte w czasie robót fundamentowych w 1822 r. ujęcie "Stefan", składa się z dwóch ujęć eksploatujących wody lecznicze z warstw szczawnickich ("S-l" i "S-2"). Woda z tych ujęć doprowadzana jest do wspólnego zbiornika. Jest to woda typu: 0,46% HC03-Cl-Na + HB02 + C02, suma składników stałych: gdm", Ujęcia "Jan" i "Jan-14" położone są na północ od Placu Dietla, w komorze szybowej, na końcu sztolni o długości ok. 80 m poprowadzonej pod wzgórzem. Ujęcie "Jan", odkryte w 1869 roku zaginęło w czasie wezbrania i ponownie odkryte w 1880 roku, ma głębokość 32,8 m ppt, tj. 24,6 m poniżej poziomu komory eksploatacyjnej. Ujęcie "Jan-14" usytuowane jest w odległości ok. 45 cm

5 Wspólczesne problemy hydrogeologii t. VII 393 od odwiertu,,jan". Typy wód: ujęcie.jan" - 0,43% HC03-Cl-Na + C02 + J + HB02, suma składników stałych: g1dm 3, ujęcie "Jan-14" - 0,1% HC03-Na-Ca-HB02, suma składników stałych: gdm '. Ujęcie "Pitoniakówka" znajduje się w dolinie potoku Sotnickiego. Składa się z szybu o głębokości 15,5 m i dwóch chodników (wschodniego i południowego) podzielonych na 7 odrębnych komór. Z ostatniej komory (F) chodnika wschodniego wyprowadzone są trzy kierunkowe otwory o długości od 10 do 20 m. Zatwierdzone w 1994 r. zasoby ujęcia wynoszą 1,03 m 3 h. Typy wód: wypływ (komora F) - 0,50% HC03-CI-Na + C02 + J + HB02, wypływy (komory B+C+D+G) - 0,14% HC03-Cl-Na + HB Literatura 1. Birkenmajer. K., 1956, "Występowanie wód mineralnych na tle budowy geologicznej Szczawnicy" Przegląd Geologiczny nr 11, Warszawa. 2. Birkenmajer, K., 1961, "Wody mineralne rejonu Szczawnicy". Arch. P.B. Balnecprojekt. Warszawa. 3. Birkenmajer, K, 1963, "Z historii odkrycia wód mineralnych Szczawnicy i Krościenka". Przeg!. Geologiczny nr Dowgiałło, L Karski A., Potocki, 1., "Geologia surowców balneologicznych". Wyd. Geo!. Warszawa. 5. Dowgiałło, L 1973, "Wyniki badał) składu izotopowego wód podziemnych Polski Południowej" Biu!' Inst. Geo!., Dowgiałło, L 1978,.Pochodzerue dwutlenku węgla w szczawach Karpat i Sudetów na obszarze Polski." Biu!' Inst. Geo!., Dowgiałło, L 1980,.Poligenetyczny model karpackich wód chlorkowych i niektóre jego konsekwencje". W: Współczesne problemy hydrogeologii, t. 1.,Jachranka. 8. Gołąb, L 1948a, "Nowoodkryte wody mineralne w Szczawnicy". Biu!' PIG Gołąb, J., 1948b, "Hydrogeologiczne stosunki Szczawnicy". Geo!. Biu!' Inf Krzywina. W., 1974, "Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów wód leczniczych Szczawnicy". 11. Kulka, A., Rączkowski W., Zytko, K, Gucik, S., Paul. Z., 1985, Szczegółowa mapa geologiczna Polski w skali 1:50000, ark. Szczawnica Kroscienko. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. 12. Poprawa, O., 1979, "The origin of Co, from the Polish Carpatians and its relation to tectonics of that region" Proc. Int. Symp Hydrogeochemistry of Mineralized Waters, Cieplice 13. Szpakiewicz, M., 1977, "Wody mineralne środkowej Części Karpat polskich na tle nowych opracowań kartograficznych". Biu!' Geol. Uniw. Warsz. 14. Zuber, A., Grabczak, L 1985,.Pochodzerue niektórych wód mineralnych Polski południowej w świetle dotychczasowych badań izotopowych". W: Aktualne problemy hydrogeologii Wyd. AGH, Kraków. THERAPEUTIC SPRING S OF THE SZCZAWNICA SPA: HYDROGEOLOGICAL CHARACTERISTICS The mineral water of the Szczawnica Spa is eonnecred with the andesitic intrusions which occur at the contact of the Pieniny Klippen Bełt and the Magura series. These are acidic springs of the HC03-Cl-Na and Br. I hydrochemical species. The mineral water of Szczawnica has recently been exploited by nine intakes: "Magdalena", "Szymon", "Jan", "Jan-14", "Wanda", "PD-4", "Stefan", "[ózefina" and "B-4". The level of mineralization of the water ranges from 19dm 3 (in Jan-14) to 26 g dm:' (in Magdalena). The yield is very low and ranges from to 0.39m 3 h (in the Magdalena spring the yield is less than 16 dm 3 day). The highest yield was observed in 1994 in the Pitoniakówka intake m 3 h. In hydrogeological publications about Szczawnica there are different hypotheses of the mineral waters origin and its C02 sources. The most probabie hypotesis is that the dehydration of clay minerais in the low temperature metamorphism of fiysch deposits has impacted on the chemical composition of the water. The groundwater has been forced up due to geostatic pressure and has ascended along fault zones. Near the surface in the sone of infiltration, the mixing of deep and recent water takes place.