Bogumi³a Winid*, Aleksandra Lewkiewicz-Ma³ysa* MINERALNE WODY LECZNICZE WYSOWEJ W ŒWIETLE BADAÑ WSKA NIKÓW HYDROCHEMICZNYCH**

Transkrypt

1 WIERTNICTWO NAFTA GAZ TOM 27 ZESZYT Bogumi³a Winid*, Aleksanda Lewkiewicz-Ma³ysa* MINERALNE WODY LECZNICZE WYSOWEJ W ŒWIETLE BADAÑ WSKA NIKÓW HYDROCHEMICZNYCH** 1. WPROWADZENIE Uzdowisko Wysowa znajduje siê w Beskidzie Niskim, w ujêciu geologicznym na obszaze wystêpowania p³aszczowiny maguskiej w stefie facjalnej aczañskiej (golickiej). Najstasze statygaficznie utwoy to piaskowce i ³upki z wk³adkami magli i sydeytami (góna keda-paleogen). W ejonie Wysowej pzewa a dobnoytmiczny flisz (o mi¹ szoœci ponad 100 m). Twoz¹ go cienko ³awicowe piaskowce z kwacem, muskowitem i niekiedy glaukonitem o bawie stalowo-szaej i spoiwie ilasto-maglistym oaz ³upki ilaste bawy ciemnozielonej, bunatnej i czanej na ogó³ wapniste. Ponad wastwami inoceamowymi zalegaj¹ osady, w któych pzewa aj¹ ska³y ilaste (³upki, mu- ³owce) o czewonym, pstym i zielonym zabawieniu z wk³adkami piaskowców cienko ³awicowych ³upki pste (paleocen-eocen). Wy sze statygaficznie ogniwo (eocen) stanowi¹ hieoglifowe i maguskie. Wastwy hieoglifowe to cienko ³awicowe piaskowce i ³upki oaz mu³owce magliste i ³upki z sydeytami. Wastwy maguskie buduj¹ piaskowce gubo ³awicowe i ³upki z wk³adkami mu³owców i magli [15]. G³ównym elementem tektonicznym obszau jest antyklina Wysowej-Blechnaki o pzebiegu NW-SE. W fa³dowej stuktuze Wysowej wystêpuj¹ te zabuzenia nieci¹g³e uskoki pod³u ne i popzeczne. Obsza wystêpowania wód minealnych Wysowej nale y do powincji kapackiej, egionu Kapat zewnêtznych, subegionu dozecze Wis³oki [9]. Wystêpowanie wód minealnych zwi¹zane jest ze stefami dyslokacji tektonicznych wastw inoceamowych i pstych ³upków. Hoyzont wód minealnych sk³ada siê z szeegu podzêdnych poziomów wodonoœnych. Wydajnoœæ poszczególnych ujêæ wynosi od 0,15 do 2 m 3 /h. Ujêcia * Wydzia³ Wietnictwa, Nafty i Gazu AGH, Kaków ** Paca wykonana w amach badañ statutowych 457

2 wód leczniczych maj¹ g³êbokoœæ od 14,5 do 100 m i udostêpniaj¹ wody nawiecone na g³êbokoœci od 12 m do 41 m ppt, któych zwieciad³o ustali³o siê na poziomie od 1,05 do 14,75 m ppt [12]. S¹ to w wiêkszoœci szczawy typu HCO 3 --Na, HCO 3 --Na-Ca zawieaj¹ce sk³adniki swoiste: jony jodkowe I oaz elaza Fe 2 i chaakteyzuj¹ce siê tak e wiêksz¹ ni zwyk³e wody podziemne zawatoœci¹ bomków i kwasu metaboowego. Wody te okeœlane s¹ jako szczawy chlokowe. Chaakteystykê wód leczniczych Wysowej pzedstawiono w tabeli 1. Tabela 1 Chaakteystyka eksploatowanych ujêæ wód wysoko zminealizowanych Wysowej Nazwa G³êbok. (m) Poziom Typ wody Mine mg/dm 3 CO 2 mg/dm 3 Pzeznaczenie S³one 16,5 0,2% szczawa HCO 3 -Na-Ca,Fe kuacja pitna W ,2% szczawa HCO 3 --Na, Fe kuacja pitna, podukcja Wysowianki Józef I 6 0,2% kwasowêglowa HCO 3 --Na-Ca, kuacja pitna Bonis³aw 25 ³upki pste 0,2% szczawa HCO 3 --Na,Fe kuacja pitna Józef II 29 0,44% szczawa HCO 3 --Na,Fe kuacja pitna W-12 W³adys³aw 40 0,44% szczawa HCO 3 --Na-Ca podukcja Wysowianki W-11 Henyk 51 0,53% szczawa HCO 3 --Na kuacja pitna podukcja wody leczniczej W ,76% szczawa HCO 3 --Na,I kuacja k¹pielowa W-13 Anna 36 0,9% szczawa HCO 3 --Na,I kuacja k¹pielowa W-14 Fanciszek 50 1,5% szczawa HCO 3 --Na,I kuacja pitna podukcja wody leczniczej Aleksanda 100 2,48% szczawa HCO 3 --Na,Fe,I kuacja pitna 458

3 Wody minealne Wysowej wystêpuj¹ w pó³zakytej stuktuze geologicznej. Stuktuy pó³zakyte chaakteyzuj¹ siê ozpoznanymi stefami akumulacji i dena u, pzy jednoczeœnie nieznanych stefach zasilania. Mog¹ wystêpowaæ w nich wody infiltacyjne, dehydatacyjne, metamoficzne b¹dÿ ich mieszaniny [1]. Zawatoœci izotopów sta³ych (tlenu i wodou) wystêpuj¹ce w szczawach chlokowych Wysowej œwiadcz¹, e wody te s¹ mieszanin¹ wód dehydatacyjnych i wód lokalnej infiltacji. Wody dehydatacyjne o watoœciach δ 18 O od ok. 5,5% do 6,5 i δ 2 H ok. 30 do ok. 20 powsta³y w pocesach egionalnej diagenezy minea³ów ilastych, zwi¹zanej z umiakowanie podwy szon¹ tempeatu¹ i du ym ciœnieniem nadleg³ych osadów. Ich zó nicowane zasolenie mo e by pozosta³oœci¹ wody moskiej, zmodyfikowanej oddzia³ywaniem woda ska³a w czasie diagenezy i ultafiltacj¹ w czasie kompakcji [8]. Punkty odpowiadaj¹ce sk³adom izotopowym wód minealnych Wysowej uk³adaj¹ siê wzd³u linii mieszania wód infiltacyjnych z dehydatacyjnymi [8, 16]. Wczeœniejsze hipotezy dotycz¹ce pochodzenia wód Wysowej mówi¹, e s¹ to wody w sk³ad, któych wchodz¹ w ó nych popocjach wody eliktowe zbionika fliszowego, zmieszane z wodami metamoficznymi oaz wody paleoinfitacyjne i infiltacyjne wspó³czesne [4]. 2. METODYKA BADAÑ Celem pacy by³o obliczenie watoœci wskaÿników hydochemicznych, pzeanalizowanie ich zmiennoœci w czasie i ewentualnych zale noœci miêdzy nimi. Zamiezeniem autoek by³o okeœlenie, czy w pzypadku wód wysoko zminealizowanych Wysowej, uznanych jako wody dehydatacyjne o ó nym stopniu ozcieñczenia wodami infiltacji wspó³czesnej, watoœci wskaÿników hydochemicznych bêd¹ umo liwia³y intepetacjê ich pochodzenia. Na podstawie analiz chemicznych wykonywanych w ci¹gu ostatnich kilkunastu lat [5] policzono popocje miêdzy jonami i poównywano ich wzajemne zale noœci oaz zmiennoœæ w badanym pzedziale czasowym. Zale noœci by³y badane pzy wykozystaniu metod statystycznych i gaficznej weyfikacji danych. Policzono wspó³czynniki koelacji Peasona (R) i Spemana (R s ). Istotne statystycznie (pzy poziomie ufnoœci p < 0,05) koelacje zmiany tendu czasowego by³y dodatkowo analizowane pogamem GWStat [2], któy potwiedzi³ wystêpuj¹ce zale noœci czasowe. Zasadniczy pzedzia³ badawczy obejmowa³ okes od 1989 oku, ale w analizie w pzypadku wód niektóych ujêæ do³¹czono do zbiou badawczego dane z lat siedemdziesi¹t (1974, 1977) zamieszczone w pacy [4]. W pzypadku gdy wpowadzenie tych dodatkowych danych potwiedzi³o istniej¹ce zale noœci by³y one pzedmiotem dyskusji. Aktualne watoœci obliczonych wskaÿników hydochemicznych dla wód analizowanych ujêæ pzedstawiono w tabeli 2, a ich zale noœæ od minealizacji wód obliczonej jako suma ozpuszczonych sk³adników sta³ych na ysunku

4 Tabela 2 Watoœci omawianych wskaÿników hydochemicznych dla wód minealnych Wysowej W-24 Bonis³aw S³one Józef I W-12 Józef II W-11 W-15 W-13 W-14 Aleksanda Minealizacja Na 2,87 2,47 3,33 3,02 2,61 3,84 3,14 3,04 3,10 2,87 2,71 B 118,90 168,67 211,64 317,91 155,76 197,5 182,73 187,50 210,81 202,91 174,05 HCO - 3 3,48 2,81 5,18 3,49 2,92 3,49 2,92 2,52 2,53 2,15 1,96 Ca (SO HCO ) 0,21 0,23 0,34 O,25 0,29 0,14 0,14 0,10 0,08 0,07 0,06 Ca Mg 2 2 1,95 1,98 2,09 2,17 2,05 2,65 2,58 2,48 2,34 6,20 5,87 Na K 50,38 47,57 31,54 65,06 73,64 36,00 54,92 63,45 63,46 69,06 69, SO 100 9,82 4,14 1,08 5,13 5,20 1,96 0,72 0,09 0,50 0,24 0,08 460

5 Rys. 1. Watoœci wskaÿników hydochemicznych dla wód minealnych Wysowej w zale noœci od minealizacji 461

6 3. CHARAKTERYSTYKA WÓD MINERALNYCH NA PODSTAWIE WARTOŒCI WSKA NIKÓW HYDROCHEMICZNYCH Podstawowymi wskaÿnikami hydochemicznymi, œwiadcz¹cymi o waunkach k¹- 2 Na enia i wymiany wód s¹ wskaÿniki ównowa nikowe:, HCO3 SO 4 100, i wskaÿnik wagowy Na. Wszystkie badane wody maj¹ watoœci wskaÿnika B > 1 co w pzypadku wód o niskiej minealizacji mo e wskazywaæ na kontakt ze stef¹ aktywnej infiltacji, a w pzypadku wód dehydatacyjnych mo e by efektem uwalniania sodu podczas HCO pzemiany smektytów w illity [8]. Watoœci wskaÿnika 3 > 1 odzwieciedlaj¹ typ chemiczny badanych wód s¹ to wody wodoowêglanowo-chlokowe. Zmiany watoœci HCO wskaÿnika 3 mog¹ byæ mienikiem dogi pzep³ywu od stefy zasilania. W stefach zwi¹zanych z natualnym obiegiem wody noœnikiem jonów s¹ wêglany, któych koncentacja wzasta podczas dogi pzep³ywu waz z pocesem ozpuszczania CaCO 3. Zawatoœæ HCO 3 wzasta do momentu nasycenia CaCO 3, ale jednoczeœnie wzasta tak e zawatoœæ. W pewnym momencie koncentacja chloków bêdzie dalej osn¹æ pzy sta³ej watoœci HCO 3 co objawi siê spadkiem watoœci wskaÿnika [13]. Watoœæ tego wskaÿnika dla ca³ego zbiou badawczego jest odwotnie popocjonalna do minealizacji (R = 0,60, R s = 0,89) (ys. 1). Zmiany watoœci tego wskaÿnika w pzypadku wód ujêcia S³one spadek (R = 0,70, R s = 0,81) i wzost W-11 (R = 0,71, R s = 0,78) i W-15 (R = 0,82, R s = 0,83) (ys. 2) mo na intepetowaæ jako wiêkszy udzia³ wód g³êbokiego k¹ enia (S³one) lub dop³yw wód infiltacyjnych (W-11, W-15). W wodach ujêæ W-11 (R = 0,88, R s = 0,70) i W15 ( R = 0,94, R s = 0,93) w okesie badawczym obni y³a siê minealizacja (ys. 2), co HCO w powi¹zaniu ze zmianami wskaÿnika 3 mo e œwiadczyæ o wys³adzaniu siê wód tych ujêæ. 2 SO WskaŸnik 4 100, jako paamet oceny waunków utleniaj¹co-edukcyjnych mo e byæ ównie mienikiem stopnia pzeoba enia wód. Izolowane wody podziemne, pzewa nie g³êbokie maj¹ watoœci omawianego wskaÿnika <1. Dla wody moskiej wskaÿnik wynosi 10.3, a watoœci z pzedzia³u s¹ chaakteystyczne dla p³ytkich wód podziemnych ze stefy aktywnej wymiany z wodami infiltacyjnymi [11]. Watoœci wskaÿnika dla wszystkich wód omawianych ujêæ wynosz¹ poni ej 10 a dla ujêæ: 2 SO W-11, W-15, W-13, W-14 i ujêcia Aleksanda poni ej 1 (tab. 2, ys. 1). Dla wód ujêcia S³one obsewuje siê spadek watoœci tego wskaÿnika (R = 0,85, R s = 0,76) (ys. 2). WskaŸnikiem wykozystywanym pzy okeœlaniu genezy wód jest wskaÿnik wagowy. Solanki o watoœci wskaÿnika do 400 okeœla siê jako piewotne, od 400 do B B 1000 jako wody mieszane, natomiast powy ej 1000 jako wody o wtónym zasoleniu [7]. 462

7 Rys. 2. Zmiany minealizacji i watoœci wskaÿników hydomechanicznych oaz ich zale noœci dla wód minealnych Wysowej 463

8 Wody wszystkich badanych ujêæ maj¹ watoœci wskaÿnika chlokowo-bomkowego poni- ej 400, chaakteyzuj¹ce solanki piewotne. 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 [3]. Mo e wiêc byæ to potwiedzeniem diagenetycznego pochodzenia wód. Watoœæ wskaÿnika nie zale y od minealizacji (ys. 1). B 2 Ca Watoœci wskaÿnika dla wszystkich badanych wód wynosz¹ poni- 2 (SO4 HCO 3) ej 1, co jest chaakteystyczne dla wód zwyk³ego cyklu hydogeologicznego. Watoœci tego wskaÿnika s¹ odwotnie popocjonalne do minealizacji (ys. 1). Obliczenia statystyczne potwiedzi³y tê zale noœæ (R = 0,71, R s = 0,93 pzy p <0,050). WskaŸnikiem, któego watoœæ zmienia siê w wyniku pocesów dolomityzacji jest 2 Ca wskaÿnik. Badane wody maj¹ watoœci ok. 2 (W-24, Bonis³aw) i ponad 2 (wszystkie pozosta³e) Watoœci te s¹ chaakteystyczne dla solanek wapniowych, ale mog¹ byæ te 2 Mg wynikiem ozpuszczania CaCO 3 lub CaSO 4. Rozpuszczanie CaSO 4 z uwagi na niewielk¹ w stosunku do pozosta³ych jonów zawatoœæ siaczanów jest ma³o pawdopodobne. Wody o minealizacji powy ej 10 g maj¹ wy sze watoœci tego wskaÿnika ni pozosta³e (ys. 1). Na Watoœci wskaÿnika dla wszystkich omawianych wód z wyj¹tkiem ujêæ S³one K i Józef II mieszcz¹ siê w zakesie 50 70, chaakteyzuj¹cym stefy o utudnionym dop³ywie wód infiltacyjnych (ys. 1) [13]. 2 HCO Wpost popocjonalna zale noœæ miêdzy wskaÿnikami 3 SO4 100 i obsewowana dla ujêæ S³one (R s = 0,67), W-11 (R = 0,81, R s = 0,77), Józef I (R = 0,82, R s = 0,89) (ys. 2) mo e byæ potwiedzeniem dop³ywu z aktywnej stefy wymiany wody [14]. Dla ujêcia W-11 jednoczeœnie obsewowane jest zjawisko obni enia minealizacji (ys. 2). Mo e to œwiadczyæ o zjawisku wys³adzania siê wód w pzypadku tego ujêcia. Watoœci wskaÿników hydochemicznych wód minealnych Wysowej poównano z watoœciami wskaÿników wysokozminealizowanych wód wodoowêglanowo- chlokowych antykliny iwonickiej [6]. By³y to wody ujêæ: Kaol 2, Klimkówka 27, RZ-2 i RZ-5. Nale y stwiedziæ, e genealnie zakesy watoœci dyskutowanych wskaÿników hydochemicznych pokywaj¹ siê. Jedynie watoœci wskaÿnika s¹ dla wód minealnych Wy- Na K sowej ni sze ni dla wód antykliny iwonickiej. Mo e byæ to wynikiem wzbogacenia wód w potas, któy jest sk³adnikiem muskowitu, wystêpuj¹cego w piaskowcach wastw inoceamowych. Podobieñstwo zakesów wód minealnych Wysowej i wód minealnych antykliny iwonickiej wskazuje, e wody obu obszaów maja sk³adow¹ dehydatacyjn¹, ale ównie sk³adow¹ infiltacyjn¹. Dla wód minealnych 11 ujêæ Wysowej pocentowy udzia³ zwyk³ych wód infiltacyjnych okeœlony na podstawie obecnoœci izotopów twa³ych tlenu i wodou wynosi³ 0 97% [11]. Woda ujêcia Aleksanda jest uwa ana za typowy pzyk³ad wody 464

9 dehydatacyjnej bez dodatku sk³adowej infiltacyjnej [10]. Dla wody tego ujêcia nie stwiedzono koelacji czasowych dotycz¹cych zmian minealizacji i watoœci omawianych wskaÿników hydochemicznych. Na podstawie watoœci wskaÿników nie mo na w sposób jednoznaczny potwiedziæ genezê wód minealnych Wysowej. 4. PODSUMOWANIE WskaŸniki hydochemiczne wód minealnych Wysowej wskazuj¹, e wody te wykazuj¹ cechy chaakteystyczne dla wód pozostaj¹cych w kontakcie z wodami infiltacyjnymi, ale ównie dla wód dehydatacyjnych. Watoœci wskaÿników 2 B i SO mog¹ œwiadczyæ o wp³ywie pocesu diagenezy w fomowaniu sk³adu chemicznego tych wód. Zmiany watoœci niektóych wskaÿników hydochemicznych i ich wzajemne zale noœci mog¹ byæ wynikiem dop³ywu wód infiltacyjnych. Pzy jednoczesnym spadku minealizacji mo e byæ to intepetowane jako poces wys³adzania siê wód. Zale noœci miêdzy poszczególnymi wskaÿnikami s¹ wynikiem pocesów kszta³tuj¹cych chemizm tych wód. Z uwagi na niejednoodny chaakte tych zale noœci (nieegulane wahania, zale noœci wpost i odwotnie popocjonalne) mog¹ byæ one potwiedzeniem skomplikowanej budowy geologicznej ejonu badañ wp³ywaj¹cej na waunki k¹ enia wód. LITERATURA [1] Ciê kowski W. (ed.): Wspó³dzia³anie wód zwyk³ych i leczniczych zasady dokumentowania, ochony i gospodaki. Wyd. Politechnik Woc³awskiej, Woc³aw 2007 [2] Gath J., Scheidlede A., Uhli S., Webe K., Kalik M.,Keimel T., Gube S.: The EU Wate Famewok Diective: Statistical aspects of the identification of goundwate pollution tends, and aggegation of monitoing esults: Final Repot. Austian Fedeal Ministy of Agicultue and Foesty, Envionment and Wate Management 2001 (Ref; /01-IV1/00 and GZ /2-I/6/00) Euopean Commision (Gant Agee-ment Ref.: Subv 99/130794) In Kind Contibution by Poject Patnes: [3] Edmunds W.M.: Bomine Geochemisty of Bitish Goundwates. Minealogical Magazine, vol. 60, 1996, [4] Leœniak P.M.: The oigin of the chloide Waltes AT Wysowa. West Capathians-chemical and isotopic evidence. Acta Geologica Polonica 30(4), 1980, [5] Lewkiewicz-Ma³ysa A., Roszczynialska K.: Badania chemizmu wód minealnych z obszau nale ¹cego do uzdowiska Wysowa (paca niepublikowana) 465

10 [6] Lewkiewicz-Ma³ysa A., Winid B.: Zale noœci miêdzy sk³adnikami chemicznymi w wodach minealnych antykliny iwonickiej. Wietnictwo Nafta Gaz (kwatalnik AGH), t. 26, z. 1 2, 2009, [7] Matay J.M., Fontes J.C.: Oigin of the oil-field bines in the Pais basin. Geology, vol. 18, 1990, [8] Oszczypko N., Zube A.: Geological and isotopic evidence of diagenetic Waltes in the Polish Flysh Capathians. Geologica Capathica, 53(4), 2002, [9] Paczyñski B. (ed.): Ocena zasobów dyspozycyjnych wód leczniczych i potencjalnie leczniczych. PIG, Waszawa 2002 [10] Paczyñski B., P³ochniewski Z.: Hydogeologia egionalna Polski. t. II. Wody minealne lecznicze i temalne oaz kopalniane. PIG, Waszawa 2007 [11] Pazdo Z., Kozeski: Hydogeologia ogólna. Wydawnictwa Geologiczne, Waszawa 1990 [12] Powisz B., M¹dy J., Opeacz T.: Mapa Hydogeologiczna Polski w skali 1:50000 Akusz Tylicz. PIG, Waszawa 1997, 27 [13] 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, [14] Sziszkina O.W.: Geochimija moskich i okeamiczeskich ilowych wod. Izd. Nauka, Moskwa 1972 [15] Wêc³awik S., Wójcik A.: Objaœnienia do Szczegó³owej Mapy Geologicznej Polski 1:50000 Akusz Tylicz. PIG, Waszawa 1993, 52 [16] Zube A. (ed.): Metody znacznikowe w badaniach hydogeologicznych. Wyd. Politechniki Woc³awskiej, Woc³aw 2007,