Złożona budowa geologiczna oraz występowanie wód mineralnych w rejonie

Transkrypt

1 Piotr Kłapyta Zarys budowy geologicznej Karpat w rejonie Rabki-Zdroju Piotr Kłapyta Zarys budowy geologicznej Karpat w rejonie Rabki-Zdroju Złożona budowa geologiczna oraz występowanie wód mineralnych w rejonie Rabki stanowiły główne czynniki zainteresowania budową geologiczną tej części Karpat. Pierwsze wzmianki o budowie geologicznej Rabki pochodzą z 1895 r. i zawarte zostały w Atlasie Geologicznym Galicyi w postaci mapy geologicznej w skali 1: (ryc. 1). Na mapie oprócz granic wydzieleń stratygraficznych zaznaczono także rabczańskie słone źródła mineralne, położone w pobliżu współczesnego ujęcia Krakus. Poszukując nowych źródeł wód mineralnych w rejonie Rabki w latach 30. XX w. odwiercono wiele nowych otworów, jednak nie posiadają one szczegółowej dokumentacji geologicznej. Przed II wojną światową zdjęcie geologiczne tego terenu opracował B. Świderski w latach , ale praca została wydana dopiero w latach 50. XX w. 2. Badania stratygraficzne w okolicach Rabki prowadzili także J. Nowak 3 i B. Bujalski 4. Po zakończeniu II wojny światowej prace geologiczne w tym terenie prowadzili H. Kozikowski 5, J. Jasionowicz 6, J. Chrząstowski 7, a także E Jawor i W. Sikora 8. Kampania wierceń hydrogeologicznych i strukturalno-poszukiwawczych przeprowadzona w rejonie Rabki przez Państwowy Instytut Geologiczny w latach 70. i na początku lat 80. XX w. przyniosła szereg nowych 1 W. Szajnocha, Atlas Geologiczny Galicyi, Drukarnia UJ, 1895, ). 2 B. Świderski, Mapa Geologiczna. Arkusz Rabka, 1: Wyd. Geologiczne, Warszawa J. Nowak, Stosunki stratygraficzne rejonu Magórskiego w okolicy Rabki, Kosmos Lwów 1922, nr 46, s B. Bujalski, Kilka spostrzeżeń geologicznych z okolicy Zarytego, Sprawozdania Państwowego Instytutu Geologicznego 1930, nr 5, s H. Kozikowski, Zarys geologii okolic Rabki, Acta Geologica Polonica 1956, nr 4, s ; tenże, Metoda selekcji obszarów poszukiwawczych na przykładzie budowy geologicznej okna tektonicznego Mszany Dolnej (Karpaty Środkowe), Geofizyka i Geologia Naftowa 1972, nr J. Jasionowicz, Projekt wiercenia Rabka IG-1, Archiwum Instytutu Geologicznego, Warszawa J. Chrząstowski, Eksploatacja metanu w Rabce Zdroju na tle budowy geologicznej, Zeszyty Naukowe AGH. Geologia 1965, nr 81, z E. Jawor, W. Sikora, Jednostka Obidowej-Słopnic jako nowa jednostka tektoniczna Karpat fliszowych, Kwartalnik Geologiczny 1979, nr 23, s

2 Piotr Kłapyta Ryc. 1. Najstarsza mapa geologiczna Rabki i okolic z 1895 r., opublikowana w Atlasie Geologicznym Galicyi ( zmienione danych dotyczących wykształcenia budowy geologicznej tego regionu. W ramach projektu wykonano głębokie wiercenia badawcze w Skomielnej Białej, Chabówce i na zboczach Piątkowej Góry nazywanych Obidową, które przebiły w całości utwory jednostki magurskiej i sięgnęły niżej ległych utworów fliszowych do głębokości od 2 do 5 km pod powierzchnią terenu. Usytuowanie aż trzech głębokich wierceń zlokalizowanych na stosunkowo niewielkim obszarze pozwoliło na wyjątkowo dobre rozpoznanie wgłębne budowy geologicznej okolic Rabki. Teren rabczański pod względem budowy geologicznej należy do zachodniej części Karpat Zewnętrznych (fliszowych). Karpaty Zewnętrzne charakteryzuje zróżnicowana litologia złożona z morskich osadów fliszowych oraz fałdowo-płaszczowinowa struktura tektoniczna 9. Flisz karpacki składa się z sekwencji naprzemianległych warstw zlepieńców, piaskowców, mułowców, margli i łupków, które tworzyły się w kilku basenach sedymentacyjnych w efekcie podwodnego wytrącania materiału pochodzącego z gęstościowych prądów zawiesinowych, ruchów masowych, a także wskutek spokojnej sedymentacji drobnych osadów pelagicznych. Sedymentacja osadów fliszowych miała miejsce przez ok. 140 mln lat i trwała od późnej jury (160 mln lat temu) po wczesny miocen (20 mln lat temu). Efektem tego procesu było utworzenie potężnych kompleksów 9 M. Ks i ą żk i e w i c z, J. S ams onow i c z, E. Rü h l e, Zarys geologii Polski, Wyd. Geologiczne, Warszawa, 1965, s

3 Zarys budowy geologicznej Karpat w rejonie Rabki-Zdroju osadów mających od 1 do 5 km miąższości. Osady te zostały podczas orogenezy alpejskiej (oligocen miocen, ok mln lat temu) odkute od swojego podłoża i stopniowo dołączane do czoła formującego się górotworu, tworząc szereg jednostek tektonicznych nasuniętych ku północy i północnemu-wschodowi. Najwcześniej dokłutą i sfałdowaną jednostką tektoniczną Karpat zewnętrznych jest jednostka magurska, której osady fliszowe odsłaniają się w rejonie Rabki. Jest to największa i najwyższa strukturalnie jednostka tektoniczna w zachodniej części Karpat Fliszowych (ryc. 2), tworząca późno-oligoceńsko-wczesno-mioceńską pryzmę akrecyjną płasko nasuniętą na swoje przedpole. Piaskowcowo-łupkowe osady jednostki magurskiej osiągają miąższość od 2,5 do 3,5 km (w rejonie Rabki ok. 2 km) i reprezentują głównie sukcesję kredowo-paleogeńską 10 (ryc. 3). W obrębie płaszczowiny magurskiej zaznacza się południkowe zróżnicowanie typu i tektoniki osadów, które stanowi podstawę do wydzielenia czterech stref tektoniczno-facjalnych. Na analizowanym obszarze występują trzy z nich; idąc od południa są to strefy: krynicka, bystrzycka (sądecka) i raczańska (ryc. 2). W powierzchniowej budowie strefy raczańskiej i krynickiej w okolicach Rabki dominują odporne, gruboławicowe piaskowce eocenu górnego, wypełniające szerokie synkliny i osiągające w rejonie Lubonia Wielkiego do 600 m miąższości 11. W obrębie strefy raczańskiej, odsłaniającej się na północ od Rabki, zaznacza się rozległa synklina Lubonia, będąca przedłużeniem w kierunku wschodnim struktur geologicznych budujących pasmo Polic w Beskidzie Żywieckim 12. Największą odpornością w tej strefie odznacza się kompleks piaskowców magurskich wykształconych jako piaskowce facji muskowitowej. Strefa raczańska kontaktuje się od południa wzdłuż prawie pionowej strefy o charakterze uskoku lub nasunięcia z utworami strefy bystrzyckiej. Linia kontaktu przebiega przez Toporzysko, Malejową, Skawę, Skomielną i Zaryte (ryc. 2). W strefie bystrzyckiej o charakterze silnie sfałdowanego antyklinorium dominują średnio odporne margle łąckie, wypełniające płytkie synkliny 13. Utwory fliszowe strefy bystrzyckiej stanowią zbiornik wód mineralnych Rabki, które nawiercono w obrębie warstw łąckich i beloweskich (eocen środkowy) 14. Od południa ze strefą bystrzycką kontaktują się utwory strefa krynickiej. Wyraźna granica o charakterze nasunięcia przebiega na północnych stokach Obidowca i Starych Wierchów (ryc. 2), dalej ku zachodowi osady obu stref zazębiają się ze sobą, przez co wyznaczenie strefy kontaktu tektonicznego jest znacznie utrudnione 15. Dominującymi kompleksami grzbietotwórczym w tej strefie są piaskowce z Piwnicznej i piaskowce magurskie. Wyraźny kontrast w litologii i stylu tektonicznym okolic Rabki przejawia się 10 N. Oszczypko, The structural position and tectonosedimentary evolution of the Polish Outer Carpathians, Przegląd Geologiczny 2004, nr 52, z. 8(2), s Z. Paul, W. Ryłko, Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski 1:50000 arkusz Rabka, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1987, s Ibidem. 13 Ibidem, s B. Wiktorowicz, K. Karwcka, Charakterystyka hydrogeochemiczna wód leczniczych Rabki-Zdroju, Biuletyn PIG 2009, nr 436, s Z. Paul, W. Ryłko, Objaśnienia, s

4 Piotr Kłapyta Ryc. 2. Budowa geologiczna Rabki i okolic, opracowanie własne na podstawie Paul i Ryłko 1987, Mastella

5 Zarys budowy geologicznej Karpat w rejonie Rabki-Zdroju Ryc. 3. Przekrój geologiczny przez jednostki strukturalne Karpat w okolicach Rabki, opracowane własne na podstawie Żytko 2001 w morfologii występowaniem równoleżnikowych pasów o rzeźbie pogórskiej w obrębie strefy bystrzyckiej i rzeźby beskidzkiej uformowanej w obrębie stref krynickiej i raczańskiej. Poniżej jednostki magurskiej w rejonie Rabki nawiercono utwory fliszowe, które należą do płaszczowin grupy średniej, reprezentowanych przez jednostki: grybowską, śląską i Obidowej-Słopnic (ryc. 3). Jednostka Obidowej-Słopnic rozpoznana została w głębokich wierceniach w Chabówce i na Obidowej; stanowi przedłużenie ku południowemu-zachodowi osadów fliszowych odsłaniających się w obrębie okna tektonicznego Mszany Dolnej, pozycja tektoniczna tej struktury nie jest jednak nadal jednoznacznie określona. Według Z. Paula i W. Ryłko jednostka Obidowej-Słopnic reprezentuje odpowiednik jednostki dukielskiej, natomiast według badań K. Żytki może być ona odpowiednikiem najbardziej zewnętrznej jednostki Karpat Zewnętrznych jednostki skolskiej. Spąg nasunięcia Karpat fliszowych w rejonie Rabki rozpoznano na głębokości od 4 do 6 km (ryc. 3). Karpaty fliszowe nasunięte są tutaj na autochtoniczne utwory miocenu (baden, 16,5 13 mln lat), stanowiące przedłużenie sukcesji zapadliska przedkarpackiego. W rejonie Rabki zaznacza się wyraźnie system uskoków o charakterze zrzutowo- -przesuwczym przebiegający z północnego-zachodu ku południowemu-wschodowi na linii Skomielna Biała-Rdzawka tworzący strefę dyslokacyjną Górnej Skawy 16 (ryc. 2). Dzieli ona charakteryzowany obszar na dwa bloki, na wschód od tej strefy 16 M. Książkiewicz, Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski 1:50 000, ark. Sucha Beskidzka, Instytut Geologiczny, Warszawa,

6 Piotr Kłapyta Ryc. 4. Widok z południowych stoków Lubonia Wielkiego na obszar zajęty przez okno tektoniczne Mszany Dolnej spękań struktury geologiczne są wyraźnie podniesione w stosunku do tych leżących na zachód 17. Różnice w głębokości spągu nasunięcia jednostki magurskiej stwierdzone po obu stronach tej strefy uskokowej dochodzą do 1 km 18. W obrębie podniesionego bloku podłoża na wschód od Rabki znajduje sie okno tektoniczne Mszany Dolnej (ryc. 2, 4). Jest to największe okno tektoniczne w obrębie całej jednostki magurskiej, w którym spod zdartych erozyjnie utworów płaszczowiny magurskiej odsłaniają się na powierzchni najmłodsze utwory geologiczne należące do dwóch niżej ległych jednostek tektonicznych: jednostki grybowskiej i jednostki Mszany Dolnej 19. Jednostka grybowska stanowi strukturalnie jednostkę wyższą, której wychodnie tworzą pas wzdłuż południowego skraju okna, a także w formie płatów o różnej wielkości (ryc. 2, 4). Największy z nich rozpoznano na północny-zachód od Olszówki i góry Potaczkowej (ryc. 2, 4). Jednostka Mszany Dolnej stanowi dominujący element strukturalny odsłaniający się w obrębie okna tektonicznego Mszany Dolnej, interpretowana jest ona bądź jako odpowiednik jednostki dukielskiej 20, bądź jako przedłużenie jednostki skolskiej 21. W swojej przypowierzchniowej części zbudowana jest z warstw krośnieńskich, tworzących obalone lub nachylone ku północy równoleżnikowe fałdy 22. W obrębie okna Mszany Dolnej rozpoznano współcześnie tworzące się martwice wapienne, których występowanie wiąże się z liniami uskoków normalnych tworzących kierunki NNW-SSE 23. Martwice złożone z kalcytu (CaCO3) tworzą się w strefach wypływu wód podziemnych migrujących strefami uskokowymi. Kalcyt krystalizuje 17 Z. Paul, W. Ryłko, Objaśnienia, s Z. Paul, W. Ryłko, Objaśnienia, s L. Mastella, Budowa i ewolucja strukturalna okna tektonicznego Mszany Dolnej, Polskie Karpaty zewnętrzne, Annales Societatio Geologorum Poloniae 1988, nr 58, s M. Cieszkowski, A. Ślączka, S. Wdowiarz, New data on structure of the Flysch Carpathians, Przegląd Geologiczny 1985, nr 33, s K. Żytko, Jednostki strukturalne Karpat zewnętrznych między Sołą a Dunajcem, Przegląd Geologiczny 2001, nr 49, s K. Żytko, Jednostki, s M. Gruszczyński, L. Mastella, Martwice wapienne na obszarze okna tektonicznego Mszany Dolnej, Annales Societatio Geologorum Poloniae 1986, nr 56,

7 Zarys budowy geologicznej Karpat w rejonie Rabki-Zdroju Ryc. 5. Wystąpienia wód mineralnych w Rabce-Zdroju na tle budowy geologicznej, opracowanie własne na podstawie Paul i Ryłko 1987 w skutek zmniejszenia ciśnienia parcjalnego CO2 tworząc polewy, zlepy i inkrustacje na powierzchniach skał i roślin. Największe zainteresowania wśród geologów wzbudzały wody mineralne występujące w okolicach Rabki, stąd rejon ich występowania był najwcześniej i najintensywniej rozpoznany. Są to wody chlorkowo-sodowe, jodkowe i wody zawierające brom, które wykorzystuje się do balneoterapii w 9 szpitalach uzdrowiskowych i 4 sanatoriach. Wody mineralne pozyskuje się z 9 czynnych odwiertów eksploatacyjnych: Krakus, Rafaela, Warzelnia, Bolesław, Helena, Rabka 18, Rabka 19, Rabka IG-1, Rabka IG-2; (ryc. 5), zlokalizowanych na głębokościach od 20 (Krakus) do 1215 m (Rabka IG-2) pod powierzchnią terenu 24. Z powodu małej wydajności obecnie nie prowadzi się eksploatacji z 11 otworów o głębokościach od 30 do 120 m 25. Stopień mineralizacji wód rabczańskich wynosi od 17 do 26 g/dm Najwyższą mineralizację stwierdzono w najgłębszym odwiercie na terenie uzdrowiska (Rabka 24 L. Rajchel, Występowanie i wykorzystanie wód chlorkowych Rabki-Zdroju, Geologia 2009, nr 35, z. 2/1, s Ibidem, s Ibidem. Wody te, w ujęciu hydrologicznym, nie stanowią więc typowych solanek, dla których mineralizacja przekracza 35 g/dm 3. Jednak w lecznictwie balneologicznym uznaje się za solanki wody o mineralizacji powyżej 15 g/dm 3, por. A. Staburzyńska-Lupa, G. Staburzyński, Fizjoterapia, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2006, s

8 Piotr Kłapyta IG-2), w którym z głębokości m pozyskuje się chlorkową wodę termalną (28 C) 27 z warstw krośnieńskich jednostki grybowskiej. Odwiertom wód rabczańskich powszechnie towarzyszy migrujący z głębszych stref podłoża metan, który występuje w ilości od 7 do 19 mg/dm Geneza wód chlorkowych występujących w tej części Karpat fliszowych jest nadal dyskutowana 29. Zaliczane one były do wód reliktowych związanych z karpacką prowincją roponośną, na co miała wskazywać obecność w tych wodach metanu i ropy naftowej 30. Według Dowgiałły 31, karpackie wody chlorkowe stanowią mieszaninę wód metamorficznych, morskich wód sedymentacyjnych fliszu oraz wód infiltracyjnych. Zuber i Grabczak 32 oraz Wiktorowicz i Karwcka 33 wykluczają morskie pochodzenie wód chlorkowych, wskazując na ich genezę dehydratacyjną, związaną z dehydratacją minerałów ilastych w procesach diagenezy lub metamorfizmu. Obecność metanu tłumaczona jest procesami bakteryjnego rozkładu materii organicznej (metanogenezy) 34 W okolicy Rabki i w północnej części okna tektonicznego Mszany Dolnej zanotowano także ekshalacje gazu ziemnego, a nawet wycieki ropy naftowej L. Rajchel, Występowanie, s Ibidem. 29 B. Wiktorowicz, K. Karwcka, Charakterystyka hydrogeochemiczna wód leczniczych Rabki-Zdroju, Biuletyn PIG 2009, nr 436, s H. Świdziński, Zagadnienia geologiczne wód mineralnych w szczególności na Niżu Polskim i w Karpatach, Materiały pozjazdowe NOT w Krynicy, Katowice 1954, s. 20; J. Chrząstowski, Eksploatacja, s J. Dowgiałło, Poligenetyczny model karpackich wód chlorkowych i niektóre jego konsekwencje [w:] Współczesne problemy hydrogeologii regionalnej, Jachranka 1980, s A. Zuber, J. Grabczak, O genezie wód chlorkowych w Karpatach fliszowych dalszy ciąg polemiki, Przegląd Geologiczny 1987, nr 35, s B. Wiktorowicz, K. Karwcka, Charakterystyka, s L. Rajchel, Występowanie, s H. Kozikowski, Metoda selekcji s. 12; J. J. Zieliński Wyjaśnienie perspektyw ropo- i gazonośności rejonu Mszany Dolnej oraz opracowanie założeń poszukiwawczych, Geofizyka i Geologia Naftowa 1966, nr 9 10, s. 10.