MO LIWOŒCI WYKORZYSTANIA WÓD TERMALNYCH W NIECCE ÓDZKIEJ

Transkrypt

1 Beata WIKTOROWICZ Pañstwowy Instytut Geologiczny Pañstwowy Instytut Badawczy Oddzia³ Œwiêtokrzyski im. J. Czarnockiego Kielce, ul. Zgoda 21 Technika Poszukiwañ Geologicznych Geotermia, Zrównowa ony Rozwój nr 1 2/2011 MO LIWOŒCI WYKORZYSTANIA WÓD TERMALNYCH W NIECCE ÓDZKIEJ STRESZCZENIE Wody termalne stanowi¹ szczególny rodzaj wód podziemnych. S¹ to wody, które dziêki specyficznemu sk³adowi chemicznemu i w³aœciwoœciom fizycznym posiadaj¹ szerokie zastosowanie do celów balneologicznych i rekreacyjnych oraz mog¹ stanowiæ Ÿród³o energii cieplnej. Jednym z najbardziej perspektywicznych obszarów wystêpowania wód termalnych w Polsce jest niecka ³ódzka. W œwietle istniej¹cego rozpoznania geologicznego i udokumentowanych zasobów eksploatacyjnych najwa niejszymi poziomami wód termalnych s¹ utwory kredy dolnej, gdzie temperatury wynosz¹ ponad 70 C i jury dolnej, osi¹gaj¹ce temperaturê 80 C. Przedmiotem niniejszego artyku³u jest synteza wspó³czesnego stanu wiedzy na temat ich warunków wystêpowania, genezy oraz perspektyw wykorzystania. S OWA KLUCZOWE Niecka ³ódzka, wody termalne, geotermia * * * WPROWADZENIE Region ³ódzki jest jednym z najbardziej perspektywicznych obszarów wystêpowania wód termalnych w Polsce. S¹ to wody, które dziêki specyficznemu sk³adowi chemicznemu i w³aœciwoœciom fizycznym posiadaj¹ szerokie zastosowanie do celów balneologicznych i rekreacyjnych oraz mog¹ stanowiæ Ÿród³o energii cieplnej. Wed³ug ogólnie przyjêtej Recenzowa³ dr in. Józef Chowaniec Artyku³ wp³yn¹³ do Redakcji r., zaakceptowano do druku r. 29

2 definicji wod¹ termaln¹ jest woda podziemna o temperaturze na wyp³ywie co najmniej 20 C (Dowgia³³o i in. 2002). Korzystne warunki geotermalne w niecce ³ódzkiej zosta³y potwierdzone licznymi g³êbokimi otworami wiertniczymi wykonanymi w ostatnim trzydziestoleciu. W latach wykonano otwór Poddêbice IG 1. Nastêpnie, w 1978 roku odwiercony zosta³ otwór Uniejów IGH-1, z którego uzyskano samowyp³yw wody o temperaturze 67 C. W wyniku opróbowania utworów kredy dolnej, wyznaczono w niecce ³ódzkiej obszar wystêpowania wód geotermalnych o temperaturze do 70 C, wydajnoœci do 80 m /h i mineralizacji oko³o 8 g/dm (Szarszewska, Mateñko 1981). W latach 1990 i 1991 powsta³y dwa nastêpne odwierty geotermalne: Uniejów PIG/AGH-1 i Uniejów PIG/AGH-2 (P³ochniewski 1991). Kompleksow¹ ocenê warunków hydrogeologicznych i termicznych w odniesieniu do jednostki Ni u Polskiego znajdujemy w pracach Bojarskiego (1996) i Góreckiego (2006a, 2006b). Obecnie w regionie ³ódzkim funkcjonuje tylko jeden zak³ad geotermalny w Uniejowie. Ale zosta³y opracowane równie projekty wykorzystania energii geotermalnej dla odzi, Poddêbic, Radomska, Zduñskiej Woli, Kleszczowa i RogóŸna. 1. ZARYS BUDOWY GEOLOGICZNEJ Niecka ³ódzka stanowi centraln¹ czêœæ jednostki wy szego rzêdu synklinorium szczeciñsko-³ódzko-miechowskiego (Po aryski 1974). Synklinorium jest struktur¹ asymetryczn¹ o z³o onej budowie, w obrêbie której wyró niæ mo na szereg struktur drugiego rzêdu, takich jak: antykliny (np. Tuszyna, Je owa), synkliny (np. Zgierza) i samoistne wysady solne (np. RogoŸno). Struktury te zosta³y poprzecinane uskokami powsta³ymi w orogenezie alpejskiej, co doprowadzi³o do utworzenia siê wielu rowów tektonicznych i horstów (np. Be³chatowa). Nieckê ³ódzk¹ wype³niaj¹ osady permsko-mezozoiczne, spoczywaj¹ce na osadach ska³ starszych. Piêtro kredy górnej wykszta³cone jest w postaci facji marglistej z wk³adkami wapieni. Kredê doln¹ reprezentuje seria i³owców i mu³owców przechodz¹cych w stropowej czêœci w osady piasków i piaskowców drobno- i œrednioziarnistych. Ocenia siê, e sumaryczna mi¹ szoœæ osadów kredowych wynosi od 2000 do 2400 m w czêœci centralnej niecki do oko³o 200 m w obrze eniach struktury. Utwory jurajskie charakteryzuj¹ siê doœæ jednolitym wykszta³ceniem; s¹ to g³ównie wapienie, czêsto margliste lub piaszczyste oraz margle niekiedy z wk³adkami gipsu i anhydrytów. Mi¹ szoœæ osadów jurajskich waha siê od 250 do ponad 000 m. Natomiast najni ej usytuowane w niecce ³ódzkiej osady triasu s¹ wykszta³cone w postaci kompleksów mu³owcowo-i³owcowych, piaskowców, dolomitów, wapieni i margli. Ich mi¹ szoœæ wynosi do 1500 m. Nadk³ad stanowi¹ osady paleogenu, neogenu i czwartorzêdu. 0

3 2. WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE Wed³ug regionalizacji hydrogeologicznej s³odkich wód podziemnych, niecka ³ódzka po³o ona jest w obrêbie makroregionu centralnego, regionie ³ódzkim (Paczyñski (red.) 1995). Jednostka charakteryzuje siê bardzo du ¹ mi¹ szoœci¹ warstw wód s³odkich wystêpuj¹cych w utworach kredowych. Wœród zwyk³ych wód podziemnych wyró nia siê tu (Paczyñski 2007): górnokredowy poziom wodonoœny obejmuj¹cy spêkane margle i wapienie, wystêpuj¹ce do g³êbokoœci m, dolnokredowy poziom wodonoœny o charakterze porowo-szczelinowym, wystêpuj¹cy w piaskach i piaskowcach, do g³êbokoœci nawet m. Pod wzglêdem chemicznym wody zwyk³e charakteryzuj¹ siê typem HCO -Ca i HCO - -Ca-Mg o mineralizacji od oko³o 100 do 400 mg/dm. Zaznaczyæ równie nale y, e jednostkê niecki ³ódzkiej uznano za najbardziej depresyjn¹ strefê wód s³odkich w kraju. Wskutek intensywnej eksploatacji wód poziomu górnokredowego i dolnokredowego, na terenie aglomeracji ³ódzkiej dosz³o do obni enia zwierciad³a wody w obu poziomach wodonoœnych, co spowodowa³o powstanie g³êbokiego i rozleg³ego leja depresji oraz zaburzenia re imu hydrodynamicznego (Paczyñski (red.) 1995; Bojarski (red.) 1996).. CHARAKTERYSTYKA ZBIORNIKÓW WÓD TERMALNYCH W œwietle istniej¹cego rozpoznania geologicznego mo na przyj¹æ, e najwa niejszymi kolektorami wód termalnych niecki ³ódzkiej s¹: piaskowce kredy dolnej, gdzie udokumentowane temperatury wód wynosz¹ od 20 do 70 C; nale y zaznaczyæ, e wystêpuj¹ce tu wody posiadaj¹ nisk¹ mineralizacjê wahaj¹c¹ siê od 0,2 do 25 g/dm (rys. 1); wapienie górnej jury, gdzie wystêpuj¹ wody o temperaturze od 25 do 70 C i mineralizacji od 2 do 50 g/dm ; piaskowce œrodkowej i dolnej jury, gdzie obserwuje siê temperaturê wód dochodz¹c¹ do 80 C i doœæ wysok¹ mineralizacjê w granicach 100 g/dm (rys. 2); utwory wêglanowo-piaszczyste triasu, gdzie obserwuje siê najwy sze temperatury osi¹gaj¹ce wartoœci C. W tabeli 1 i 2 przedstawiono charakterystykê podstawowych danych hydrogeologicznych i cech wód termalnych wystêpuj¹cych w obrêbie niecki ³ódzkiej. Pod wzglêdem chemicznym wody termalne wystêpuj¹ce w niecce ³ódzkiej reprezentuj¹ typowe wody chlorkowo-sodowe oraz wodorowêglanowo-sodowe. Na podstawie dotychczasowego rozpoznania mo na stwierdziæ, e zbiornik wód termalnych charakteryzuje siê bardzo zró nicowanymi mi¹ szoœciami utworów i g³êbokoœciami wystêpowania, co powoduje znaczne zró nicowanie mineralizacji wód. Wzd³u wschodniej i po³udniowej granicy obserwuje siê 1

4 WA KUJAWSKI N NIECKA MOGILEÑSKA NIECKA PRZEDSUDECKA 90 0,85 1 J 58 Trzeœniew 1 1,0 Dobrów IGH1 Banachów IG1 95 0,92 Ko³o IG 14 Poddêbice IG-1 Turek 1 7,8 0,90 1,2 Ko³o IG4 Turek 2 6,8 7,4 Uniejów PIG-1 0,99 1,0 RogoŸno 9/5 9,0 Uniejów PIG-2 Ozorków ZPB 0,90 Uniejów IGH-1 0,2 - Sarny Ig1 Madaje Stare IG1 ÓD 0,4 ódÿ Widzew,5 ódÿ 8 Marca ódÿ ul.telefoniczna 0,2 ódÿ EC-2 ódÿ Stare Górki 2-0,2 SIERADZ 0,4 Grodzisk - - Tuszyn 1 0, 24 NIECKA ÓDZKA PIOTRKÓW TRYBUNALSKI 0 0 km Be³chatów Geo-4 0, 5, OBSZAR ŒWIÊTOKRZYSKI 1 2 Tuszyn 1 Uniejów PIG ,4 - Milanów 2 Milanów Ig1 Rys. 1. Mapa obszarów wystêpowania wód termalnych w utworach kredy dolnej w niecce ³ódzkiej (wed³ug Bojarskiego 1996) Objaœnienia: 1 strefa wód termalnych typu Cl-Ca i mineralizacji od g/dm ; 2 strefa wód termalnych typu HCO -Na i mineralizacji < 1,0 g/dm ; otwór wiertniczy; 4 otwór wiertniczy mineralizacja wody w g z danymi w tabeli 2; 4 dm / rna : rcl Fig. 1. Map of documented thermal water, in lower Cretaceous in formation of the basin of ódÿ (based on Bojarski 1996) 1 zones of thermal water, type Cl-Ca, in mineralization g/dm ; 2 zones of thermal water, type HCO -Na, in mineralization <1,0 g/dm ; - boreholes; 4 boreholes in table 2; 4 mineralizations water g / dm rna : rcl 2

5 WA KUJAWSKI NIECKA MOGILEÑSKA N J 0 0 km Trzeœniew , ,64 Ponêtów 1 Przyby³ów 1 J Br Ko³o Ig4 Turek 1 J 118 J 58 0,82 0,86 Wartkowice 111 0,7 RogóŸno 9/5 Zakrzyn IG 1 J 80 Sarnów Ig1 Florentyna Ig2 70 Br 28 J Madaje Stare Ig1 J 96 0,80 ÓD Zytowice 1 ódÿ Telefoniczna 42 NIECKA PRZEDSUDECKA NIECKA ÓDZKA SIERADZ Zakrzyn IG Br 4J 42 RogóŸno 9/5 6 7 Tuszyn ,86 0,9 Be³chatów 9 Be³chatów 10 Siomki J 0,7 2 0,99 Radzi¹tków 2 Radzi¹tków 7 1,1 Gomunice,5 1,4 Gomunice 4 0,5 Gidle5 4,0 Granice 2 1,0 Granice 1 2,9 Milanów 2 Milanów Ig1 0, - PIOTRKÓW TRYBUNALSKI 0,4 - J OBSZAR ŒWIÊTOKRZYSKI Rys. 2. Mapa obszarów wystêpowania wód termalnych w utworach jury dolnej w niecce ³ódzkiej (wed³ug Bojarskiego 1996) Objaœnienia: 1 strefa wód termalnych typu Cl-Ca i mineralizacji od g/dm ; 2 strefa wód termalnych typu Cl-Ca i mineralizacji od g/dm ; strefa wód termalnych typu Cl-Ca i mineralizacji od 10 do 50 g/dm ; 4 strefa wód termalnych typu HCO -Na i mineralizacji 1 10 g/dm ; mineralizacja wody w g / dm 5 otwór wiertniczy; 6 otwór wiertniczy z danymi w tabeli 2; 7 rna : rcl Fig. 2. Map of documented thermal water, in lower Jurassic of formation of the basin of ódÿ (based on Bojarski 1996) 1 zones of thermal water, type Cl-Ca, in mineralization g/dm ; 2 zones of thermal water, type Cl-Ca, in mineralization g/dm ; zones of thermal water, type Cl-Ca, in mineralization g/dm ; 4 zones of thermal water, type HCO -Na, in mineralization 1 10 g/dm ; 5 boreholes; mineralizations water g / dm 6 boreholes in table 2; 7 rna : rcl

6 Tabela 1 Podstawowe dane dotycz¹ce wystêpowania i cech zbiorników wód termalnych niecki ³ódzkiej Table 1 Basic data on the occurrence and characteristics of the thermal basin reservoirs of the ódÿ Basin Lp. Zbiornik hydrogeotermalny Utwory wodonoœne G³êbokoœæ Temperatura Wydajnoœæ Mineralizacja Typ wód [wiek poziomu] [litologia] [m] [ C] [m /h] [g/l] 1. kreda dolna piaskowce , jura. trias HCO-Ca Cl- Ca, F, B górna wapienie Cl-Ca œrodkowa piaskowce Cl-Ca dolna piaskowce Cl-Ca, Br górny marglistomu³owcowe Cl-Na œrodkowy wapienie/margle Cl Na + Br dolny piaskowce/margle Cl-Na najni sze stê enia nie przekraczaj¹ce 1 g/dm w utworach kredy dolnej. Natomiast najwy sze notowane s¹ dla wód wystêpuj¹cych w utworach triasu, nawet 00 g/dm. Obserwuje siê tu równie typow¹ dla wód g³êbokiego kr¹ enia strefowoœæ hydrogeochemiczn¹. Na podstawie zebranych danych archiwalnych stwierdziæ mo na równie, e zasilanie zbiornika wód termalnych niecki ³ódzkiej nastêpuje na wychodniach dolnokredowych pod utworami czwartorzêdowymi, zarówno od strony wa³u kujawskiego, jak i równie od strony monokliny przedsudeckiej, co przejawia siê wyraÿnie w zmianie chemizmu od brzegów basenu do centrum. W g³êbszej czêœci niecki ³ódzkiej na kontakcie z nieck¹ mogileñsk¹ mineralizacja solanek wzrasta do 100 g/dm (Bojarski 1996). Wed³ug Bojarskiego, P³ochniewskiego i Stachowiak (1979) wody termalne Ni u Polskiego s¹ wodami poligenetycznymi, stanowi¹cymi mieszaninê s³onych wód reliktowych z m³odszymi wodami s³odkimi. Tezê tê potwierdzaj¹ badania sk³adu izotopowego (Zuber, Grabczak 1985), sugeruj¹ce pochodzenie czêœciowo infiltracyjne i mieszanie siê wód opadowych z silnie zasolonymi wodami reliktowymi. PODSUMOWANIE Obszar niecki ³ódzkiej uwa any jest za jeden z najbardziej perspektywicznych rejonów dla pozyskiwania energii geotermalnej z wód podziemnych. Jednostka charakteryzuje siê bardzo du ¹ mi¹ szoœci¹ warstw wód s³odkich. W jej strefie osiowej w ca³ym kompleksie kredy, lokalnie tak e jury do g³êbokoœci m, brak jest wód zmineralizowanych (P³ochniewski 1975). Temperatura wód s³abo mineralizowanych na g³êbokoœci 900 m osi¹ga 2 C. Miejscami, jak np w Ozorkowie k. odzi, ju na g³êbokoœci 100 m pojawia siê woda 4

7 Tabela 2 Zestawienie danych dotycz¹cych wystêpowania i cech wód termalnych dla wybranych otworów niecki ³ódzkiej Table 2 Data on the occurrence and characteristics of thermal waters for selected boreholes of the ódÿ Basin Lp. Lokalizacja Nazwa otworu Seria wodonoœna G³êbokoœæ [m] Temperatura na wyp³ywie [ C] Zasoby eksploatacyjne [m /h] Mineralizacja [g/dm ] Typ hydrochemiczny Wykorzystanie 1. Rejon Radomska Gidle-5 trias dolny ,0 294,2 Cl-Ca 2. Miasto ódÿ. Rejon RogóŸna EC-2, Nr kreda dolna 940 2,0 26,0 126,0 0,2 HCO-Ca EC-2, Nr 2a ,0 26,2/19, 20,2 79,0 EC-2, Nr 5b ,0/19,1 19,5 EC-2, Nr 5a 776,5 18,2 19,1 ul. Telefoniczna 78 jura górna ,0 1,0 10,0 0,4 RogoŸno 9/5 jura górna 241,8 2,0 / 25,9 15,95 1,1 Na-Cl-HCO 7/7 Grabiszew kreda dolna 27,1 25 Cl-HCO-Na-Ca IGH-1 kreda dolna 2 254,0 67,0 70,0 55,8 Na-Cl, F, B + 4. Uniejów PIG/AGH ,0 90,14 PIG/AGH ,2 120,0 8,0 5. Poddêbice IG-1 kreda dolna , 25,1 Cl-Na, Br 6. Grodzisk k/rzgowa kreda dolna ,1 0, HCO-Ca 5

8 o podwy szonej temperaturze (Dadak 197). Wed³ug Ros³oñskiego (197), zjawisko to nale y zawdziêczaæ systemowi dyslokacji umo liwiaj¹cych g³êbokie kr¹ enie wód infiltracyjnych. Entuzjastów wykorzystania wód termalnych jest tak samo du o jak i sceptyków. Wystêpuj¹ce wody termalne w jednostce niecki ³ódzkiej posiadaj¹ wiele mo liwoœci wykorzystania. Najwa niejsze z nich to zastosowanie w balneologii, jako zak³ady wodolecznictwa zdrojowego oraz do rekreacji baseny k¹pielowe kryte i otwarte. Wody te powinny równie znaleÿæ zastosowanie w rozwoju ogrodnictwa i hodowli ryb, a tak e do celów grzewczych. LITERATURA BOJARSKI L. (red.), 1996 Atlas hydrochemiczny i hydrodynamiczny paleozoiku i mezozoiku oraz ascensyjnego zasolenia wód podziemnych na Ni u Polskim. Wyd. PIG, Warszawa. BOJARSKI L., P OCHNIEWSKI Z., STACHOWIAK J., 1976 Wody termalne na Ni u Polskim. Kwartalnik Geologiczny t. 20, nr, DADAK Z., 197 Ciep³e wody podziemne w utworach kredowych okolic odzi. Kwart. Geol. 17, 1, DOWGIA O J., KLECZKOWSKI S., MACIOSZCZYK T., RÓ KOWSKI A. (red. nauk.), 2002 S³ownik hydrogeologiczny, Wyd. PIG, Warszawa. GÓRECKI W. (red. nauk.), 2006a Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Ni u Polskim, Wyd. AGH, Kraków. GÓRECKI W. (red. nauk.), 2006b Atlas zasobów geotermalnych formacji paleozoiku na Ni u Polskim. Wyd. AGH, Kraków. PACZYÑSKI B. (red.), 1995 Atlas Hydrogeologiczny Polski 1: Pañstwowy Instytut Geologiczny. Warszawa. PACZYÑSKI B., 2007 Ogólna charakterystyka jednostek s³odkich wód podziemnych. [W:] Hydrogeologia regionalna Polski. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, 70:81. P OCHNIEWSKI Z., 1975 Koncepcja poszukiwania leczniczych wód podziemnych na obszarze województwa ³ódzkiego. Pr. Ins. Geol., ser. Spec., 9b. P OCHNIEWSKI Z., 1991 Uniejów (gm. Uniejów) - Dokumentacja zasobów wód termalnych w kat. C, B z utworów kredy dolnej rejonu Uniejowa. Mat. archiwalny, PIG, Warszawa. PO ARYSKI W. (red.), 1974 Budowa geologiczna Polski, tom IV, z. 1, Ni Polski. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa. ROS OÑSKI R., 197 Stan opracowania mapy hydrogeologicznej arkusza ódÿ-piotrków w skali 1 : Posiedz. Nauk. Pañstw. Inst. Geol. 48, SZARSZEWSKA Z., MATEÑKO T., 1981 Dokumentacja hydrogeologiczna w kat. B termalnych wód mineralnych z utworów kredy dolnej ujêtych otworem Uniejów IGH 1 w Ostrowsku k.uniejowa, woj. Koniñskie. Mat. archiwalny, PIG, Warszawa. ZUBER A., GRABCZAK J., 1985 Pochodzenie wód mineralnych Polski po³udniowej w œwietle dotychczasowych badañ izotopowych. Mat. III Ogólnopolskiego Sympozjum Kraków Karniowice,

9 OCCURRENCE THERMAL WATERS OF THE BASIN OF ÓD Abstract The ódÿ Basin, situated in central part of Poland, is one of the most perpective areas of occurrence of thermal waters. The principal resources of thermal waters are reservoired in the Mesoic groundwater horizons. Thermal waters are accumulated first of the all in the Lower Cretaceous and Lower Jurassic formations. Thermal waters of the ódÿ Basin may be used for the purposes of balneology, recreaction and heating. Keywords Thermal waters, basin of ódÿ