Wojciech CIÊ KOWSKI Technika Poszukiwañ Geologicznych Politechnika Wroc³awska Geotermia, Zrównowa ony Rozwój nr 1 2/2011 50-070 Wroc³aw, Wybrze e Wyspiañskiego 27 kom.: 609-678-900, e-mail: wojciech.ciezkowski@pwr.wroc.pl Jan FARBISZ Przedsiêbiorstwo Badañ Geofizycznych, Oddzia³ Geofizyki we Wroc³awiu kom.: 603 865 542, e-mail: ejfarbisz@wp.pl Krzysztof GRZEGORCZYK EKO-LIFE 54-432 Wroc³aw, ul. Strzegomska 234/5 kom.: 609-575-398 PROJEKT G ÊBOKIEGO WIERCENIA W KRYSTALINIKU SUDECKIM DLA POTRZEB ELEKTROWNI WYKORZYSTUJ CEJ CIEP O ZIEMI METOD HDR STRESZCZENIE Przedstawiono projekt otworu o g³êbokoœci 5100 m, który ma byæ wykonany w Boles³awowie, w Masywie Œnie nika. Otwór ma udostêpniæ górotwór (granity, granodioryty) o temperaturze ponad 120 C. Ujête ciep³o ma byæ wykorzystane do produkcji energii elektrycznej oraz budowy ekologicznej elektrowni o mocy 3 5 MW. Przedstawiono budowê geologiczn¹ i warunki hydrogeologiczne obszaru badañ. Lokalizacjê otworu uœciœlono na podstawie wyników geofizycznych badañ wykonanych metod¹ radiofalow¹ VLF i metod¹ magnetotelluryczn¹. Zaprezentowano przewidywany profil geologiczny oraz zaprojektowan¹ konstrukcjê otworu S OWA KLUCZOWE Geotermia, HDR, projekt wiercenia, Sudety, Boles³awów * * * Masywy krystaliczne Sudetów wydaj¹ siê byæ najbardziej perspektywicznymi obszarami w kraju dla zastosowania metody gor¹cych suchych ska³ (Hot Dry Rocks HDR). Metoda ta, za pomoc¹ g³êbokich wierceñ (rzêdu 4 5 6 km), pozwala odzyskiwaæ ciep³o suchych ska³ otrzymuj¹c wt³oczone media ogrzane do temperatury powy ej 120 C,awiêcprzydatnedo Recenzowa³a dr in. El bieta Liber-Makowska Artyku³ wp³yn¹³ do Redakcji 02.08.2011 r., zaakceptowano do druku 10.08.2011 r. 81
produkcji energii elektrycznej. Rozeznanie w tym zakresie w Polsce wnios¹ zapewne wyniki projektu pt. Ocena potencja³u, bilansu cieplnego i perspektywicznych struktur geologicznych dla potrzeb zamkniêtych systemów geotermicznych (Hot Dry Rocks) w Polsce (http://hdr.pgi.gov.pl/). W 2010 r. autorzy sporz¹dzili projekt wiercenia o g³êbokoœci 5100 m zlokalizowanego w miejscowoœci Boles³awów w Masywie Œnie nika, w obrêbie metamorfiku L¹dka-Œnie nika (Ciê kowski i in. 2010). Obszar projektowanych prac znajduje siê na terenie Natura 2000 Góry Bialskie i Masyw Œnie nika PLH 020016. 1. WARUNKI GEOLOGICZNE Powierzchniowo najwiêkszy udzia³ maj¹ ska³y tzw. serii stroñskiej, do których zaliczyæ mo na ró norodne ³upki ³yszczykowe z wk³adkami kwarcytów i ³upków grafitowych oraz soczewek marmurów i erlanów. Drugim kompleksem ska³ buduj¹cym opisywany region jest seria oczkowych ortognejsów œnie nickich, trzecim zaœ kompleks anatektycznych para- i ortognejsów, a tak e migmatytów giera³towskich. Powstanie tych utworów datowane jest od archaiku (orogeneza kadomska) do wczesnego paleozoiku (orogeneza wczesnoherceñska). Lokalnie towarzysz¹ im granulity, eklogity i amfibolity. Wiek tych ostatnich serii odpowiada œrodkowokarboñskiej fazie sudeckiej. Prawdopodobnie równowiekowe lub m³odsze s¹ tonality i granitoidy bialskie wystêpuj¹ce w rejonie Bielic. Najm³odszymi (górny dewon dolny karbon) niezmetamorfizowanymi ska³ami Masywu Œnie nika s¹ zlepieñce wystêpuj¹ce w tzw. nasuniêciu Kletna, nie reprezentowane jednak wœród utworów powierzchniowych, a tak e bazalty, tworz¹ce w okolicy L¹dka-Zdroju (ok. 10 km na N od Boles³awowa) cztery niewielkie wylewy (Cwojdziñski 1981; Cymerman 1986; Don 1982; Don, Opletal 1996; elaÿniewicz 2005; i inne). Masyw Œnie nika nale y do bardzo skomplikowanych obszarów pod wzglêdem tektonicznym. Ska³y poddane wielokrotnie procesom deformacji zosta³y poprzecinane uskokami o ró - nych kierunkach. Na obszarze tym dominuje kierunek SW-NE oraz kierunki N-S i W-E. Potwierdzone jest to czêœciowo badaniami geofizycznymi oraz interpretacj¹ przebiegu fotolineamentów (Graniczny, Doktór 1985). W rejonie projektowanych prac wydziela siê trzy struktury tektoniczne o prawie po³udnikowym przebiegu: antyklinê Boles³awów-M³ynowiec, w której zlokalizowany jest projektowany otwór, synklinê Kamienicy-Stronia po stronie zachodniej, synklinê Pustosza-Siekierzy po stronie wschodniej. Jednostka Boles³awowa przeciêta jest trzema uskokami id¹c od pó³nocy Zawady, Rykowiska i Stromej, o przebiegu W-E. Ci¹g profilowania magnetotellurycznego o przebiegu po³udnikowym potwierdza istnienie dyslokacji pionowej zwanej uskokiem Zawady 82
i jeszcze jednej dyslokacji, dochodz¹cej do tego uskoku od pó³nocy pod k¹tem 80.G³êbokoœæ tych roz³amów, wed³ug wyników powy szych badañ, siêga ponad 4000 m. Jednostka Boles³awowa oddzielona jest prawdopodobnie uskokiem Kamienicy o kierunku N-S od jednostki M³yñska, zbudowanej z gnejsów œnie nickich. Powsta³ym dyslokacjom towarzyszy strefa strzaskania w ska³ach twardych, sztywnych po obu stronach uskoku (co widaæ na przekroju magnetotellurycznym). ¹cznie strefa ta w przypadku dyslokacji dochodz¹cej do uskoku Zawady ma szerokoœæ do 300 m. Amplituda zrzutu mo e w tym przypadku wynosiæ oko³o 1000 m. Wystêpowanie stref tektonicznych w pobli u projektowanego wiercenia ma podstawowe znaczenie w cyrkulacji wód podziemnych i ich g³êbokiej migracji. Nale y zwróciæ uwagê na wspomnian¹ ju wy ej strefê nasuniêcia Kletna, przebiegaj¹c¹ oko³o 3 km na zachód od Boles³awowa. Strefa ta, w rejonie Kletna o przebiegu NW-SE, obok nasuniêcia zasadniczego obejmuje szereg równoleg³ych z³uskowañ, wzd³u których gnejsy œnie nickie nasunê³y siê w kierunku zachodnim na ska³y ³upkowe serii stroñskiej (Kasza 1964). W obrêbie tej strefy wystêpuje mineralizacja polimetaliczno-uranowa, szczegó³owo przedstawiona przez Banasia (1965). 2. WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE Stopieñ hydrogeologicznego rozpoznania badanego obszaru jest zró nicowany. Zwyk³e wody podziemne Masywu Œnie nika by³y przedmiotem badañ wielu autorów. Warunki hydrogeologiczne w zlewni Kleœnicy i Kamienicy przedstawili w swych pracach Ciê kowski (1989), Ciê kowski i P³ochniewski (1983), Ciê kowski i in. (1986), G³owacki i in. (1996), Kraœnicki (2010), H. Kryza (1983, 1986), H. Kryza i Koz³owski (1998), Mroczkowska (1983), Staœko (1996, 2002 i in.), Staœko i Tarka (1994, 1996, 2001, 2002 i in.) oraz Tarka (1993, 1997 i in.). Czêœciowe ich podsumowanie zawarte jest w pracy Ciê - kowskiego i in. (1996), w której wyeksponowana jest problematyka wód krasowych tych zlewni, a tak e zlewni Moravy, po³o onej po po³udniowej stronie Œnie nika. W obrêbie metamorfiku L¹dka-Œnie nika wystêpuj¹ wody termalne. Ichwyp³ywy w L¹dku-Zdroju oraz ca³a ich struktura hydrogeologiczna przedstawione zosta³y w pracach Ciê kowskiego (1980, 1990), Dowgia³³y (1976), Fistka i in. (1996), Zubera i in. (1995) oraz innych. Natomiast w rejonie Boles³awowa, w dolinach Kamienicy i Morawki, prowadzono prace poszukiwawcze w celu rozpoznania wód termalnych (Ciê kowski, P³ochniewski 1983). W ostatnich latach badany obszar znalaz³ siê na opracowywanych w skali 1:50 000 arkuszach map hydrogeologicznych (Mroczkowska 1998) i sozologicznych (Baraniecki i in. 1997). Obszar Masywu Œnie nika i Gór Bialskich, wchodz¹cych w sk³ad podregionu Œnie - nickiego, prawie w ca³oœci nale ¹ do zlewni Bia³ej L¹deckiej. Wody podziemne w tym rejonie rozpoznane s¹ g³ównie pojedynczymi otworami hydrogeologicznymi o g³êbokoœci od 30 m w rejonie Boles³awowa, do 700 m w rejonie L¹dka-Zdroju. Podstawowym piêtrem 83
wodonoœnym s¹ aluwia dolin Bia³ej L¹deckiej i jej dop³ywów, o g³êbokoœci do 15 20 m, oraz kompleks zwietrzelinowo-rumoszowy ska³ krystalicznych pod³o a podczwartorzêdowego, o mi¹ szoœci do 30 50 m. G³êbsze wystêpowanie wód w utworach krystalicznych wykazuje œcis³e zwi¹zki ze strefami tektonicznymi oraz z wystêpowaniem wapieni krystalicznych (Krowiarki, rejon Kletna). Odp³yw podziemny okreœlony na podstawie badañ regionalnych (Grzegorczyk i in. 1993; H. Kryza 1983, 1986; Staœko 1996; Staœko, Tarka 1994; i in.) jest wysoki i mieœci siê w granicach 9 15 l/s/km 2. W uk³adzie kr¹ enia wód w tym regionie wyró nia siê cztery systemy wystêpowania wód podziemnych. Dwa systemy regionalne i dwa lokalne. System regionalny du ego zasiêgu obejmuje wody infiltruj¹ce w g³¹b masywu za poœrednictwem g³êbokich roz³amów tektonicznych i uskoków do g³êbokoœci co najmniej 1500 m. System regionalny mniejszego zasiêgu obejmuje wody, których system spêkañ osi¹ga najwy ej g³êbokoœæ 800 m. Drenowany jest on w sposób powolny przez g³êbokie wciêcia do Bia³ej L¹deckiej i Rowu Nysy K³odzkiej poprzez system uskoków regionalnych (uskok M³ynowca, uskok L¹dka-Bielic itd.). Mieszaj¹ siê one czêœciowo z wodami p³ytszymi. Wody tych systemów kr¹ enia tworz¹ zbiorniki wód termalnych L¹dka-Zdroju w Polsce i Velkich Losin w Czechach. System lokalny przejœciowy obejmuje wody podziemne w strefie spêkanego masywu krystalicznego do g³êbokoœci 30 80 m oraz wody w pokrywach zwietrzelinowych. System ten tworzy najbardziej zasobny zbiornik wody podziemnej na tym obszarze. Jest to zbiornik reaguj¹cy na zjawiska hydrometeorologiczne, co obserwuje siê w zmiennoœci parametrów naturalnych wyp³ywów, jakimi s¹ Ÿród³a. Najbardziej niestabilnym, okresowym przejawem wystêpowania wód podziemnych, jest system lokalny miejscowy. Tworz¹ go wody podskórne w zwietrzelinie glin rumoszowych do g³êbokoœci 2 m, a niekiedy 5 m. Wody tego systemu drenowane s¹ przez m³aki, wysiêki i ma³e Ÿródliska, których istnienie zale y od zasilenia meteorycznego oraz wielkoœci parowania. Wszystkie te systemy pozostaj¹ w œcis³ym zwi¹zku hydraulicznym. Rozpoznanie wystêpowania wód termalnych na obszarze Ziemi K³odzkiej, a w³aœciwie dotyczy to ca³ych Sudetów i bloku przedsudeckiego, jest punktowe. Michniewicz i in. (2006) przedstawili zbie noœæ wystêpowania wód termalnych w regionie sudeckim z przebiegiem stref wg³êbnych roz³amów interpretowanych na podstawie korelacji przebiegu fotolineamentów, rozpoznania geologicznego i tektonicznego. Prace poszukiwawcze za wodami termalnymi w Boles³awowie prowadzone bêd¹ w strefie roz³amu morawsko-œl¹skiego pomiêdzy miejscowoœciami L¹dek-Zdrój i Velke Losiny, w których ujmuje siê wody termalne. Teren projektowanych prac znajduje siê na obszarze najwy szej ochrony (ONO) G³ównego Zbiornika Wód Podziemnych (GZWP) nr 339 Œnie nik Góry Bialskie (Kleczkowski 1990). Dla wód regionalnego systemu kr¹ enia, z którymi uto samiaæ mo na wody termalne L¹dka-Zdroju, na podstawie kompleksowych badañ okreœlono modu³ odp³ywu termalnego na 0,3 l/s km 2 (Zuber i in. 1995). Wartoœæ ta jest nieco wiêksza od wielkoœci modu³u okreœlonego dla krystaliniku Rodopów 0,2 l/s km 2, która jest przyjmowana przez Dowgia³³ê (1976, 2007) do okreœlania zasobów wód termalnych w krystaliniku sudeckim. 84
Obecnoœæ wyp³ywów wód termalnych w L¹dku-Zdroju wi¹ e siê z uskokami o przebiegu NW-SE i stromym upadzie, przeciêtych nieci¹g³oœciami poprzecznymi (Ciê kowski 1980; Fistek i in. 1996; Gierwielaniec 1968 i in.). Wody L¹dka-Zdroju s¹ wodami infiltracyjnymi, których obszar zasilania znajduje siê w odleg³oœci oko³o 10 km na SE, w obrêbie Gór Bialskich i po³udniowej czêœci Gór Z³otych, a czas ich przep³ywu podziemnego wynosi oko³o 5 tys. lat (Ciê kowski 1980; Zuber i in. 1995). Wody ujête s¹ w piêciu Ÿród³ach i jednym odwiercie o g³êbokoœci 700 m. Temperatury wód wyp³ywaj¹cych ze Ÿróde³ wynosz¹ 17 29 o C, z odwiertu zaœ 44 o C. Wody l¹deckie charakteryzuj¹ siê bardzo nisk¹ mineralizacj¹ oko³o 0,2 g/dm 3 oraz sk³adem HCO 3 -F-Na. Sk³adnikami swoistymi s¹ tu radon (0,1 1,4 kbq/dm 3 ), jon fluorkowy (8 13 mg/dm 3 ) i siarkowodór (0,4 3,6 mg/dm 3 ). Sumaryczna wydajnoœæ ujêæ L¹dka-Zdroju wynosi obecnie oko³o 43 m 3 /h. Oszacowana objêtoœæ wód w zbiorniku krystalicznym wynosi oko³o (1,3 ± 0,3) 10 9 m 3 przy porowatoœci ska³ wynosz¹cej 0,008 (Zuber i in. 1995). Pionow¹ strefowoœæ hydrogeochemiczn¹ w ska³ach krystaliniku œnie nickiego przedstawi³ Ciê kowski (1981). P³ytkie wody szczelinowe strefy górnej (do ok. 30 m p.p.t.) charakteryzuj¹ siê generalnie typami HCO 3 -SO 4 -Ca-Na (wody szczelinowe o bardzo niskiej mineralizacji) oraz SO 4 -HCO 3 -Ca-Na (wody szczelinowe i osadów rzecznych). Wraz ze zwiêkszaniem siê g³êbokoœci ich przep³ywu, w strefie œrodkowej, dominuj¹cym staje siê typ HCO 3 -SO 4 -Ca-Na (g³êbokie wody szczelinowe). Na g³êbokoœci rzêdu 2000 m wody uzyskuj¹ typ HCO 3 -Na lub HCO 3 -F-Na. Typem takim charakteryzuj¹ siê zarówno wody L¹dka-Zdroju, jak i Velkych Losin; taki typ wody jest te oczekiwany w projektowanym otworze. 3. WARUNKI GEOTERMICZNE Na mo liwoœæ wystêpowania wód termalnych w ca³ym metamorfiku L¹dka-Œnie nika zwraca³ uwagê J. Dowgia³³o (1970, 1976, 1987). Autor ten wprowadzi³ pojêcie sudeckiego regionu geotermicznego, w obrêbie którego wydzieli³ obszar wa³brzysko-k³odzki (Dowgia³³o 2001, 2002), w granicach którego znajduje siê projektowany otwór. Obszar Masywu Œnie nika charakteryzuje siê nastêpuj¹cymi parametrami geotermicznymi: gradient temperatury 2,5 3 o C/100 m (Bruszewska 2000), przewodnoœæ cieplna ska³ oko³o 1,7 W/m o C (Bruszewska 2000), strumieñ cieplny oko³o 55 mw/m 2 (Bruszewska 2000; Plewa 1994) i oko³o 65 mw/m 2 (Szewczyk, Gientka 2007), temperatura na g³êbokoœci 2000 m oko³o 50 o C (Bruszewska 2000; Plewa 1994). W obrêbie metamorfiku L¹dka-Œnie nika okreœlono wartoœæ powierzchniowego strumienia cieplnego tylko dla otworu L-1 w L¹dku-Zdroju, który wyniós³ 71,2 mw/m 2 (Dowgia³³o 1976); ta podwy szona wartoœæ wzglêdem danych regionalnych mo e wynikaæ z dodatkowej, konwekcyjnej sk³adowej strumienia cieplnego zwi¹zanej z l¹deck¹ anomali¹ hydrogeotermiczn¹. 85
WyraŸny obraz anomalii l¹deckiej stwierdzono na pocz¹tku lat siedemdziesi¹tych XX w. w trakcie badañ termicznych przeprowadzonych w odwiertach p³ytkich (do g³êbokoœci 30 m) i g³êbokich (L-1 i L-2, o g³êbokoœciach odpowiednio 600 i 700 m) (Ciê kowski 1980; Szarszewska 1974). W obrêbie tej anomalii wartoœci gradientu temperatury siêgaj¹ 18 o C/100 m, co odpowiada wartoœci stopnia geotermicznego 5,5 m/ o C. Ma³y zasiêg anomalii wskazuje na skupiony dop³yw wód termalnych ku powierzchni, co pozwala stwierdziæ, e strefa konwekcyjnego zaburzenia pola cieplnego na terenie L¹dka-Zdroju ogranicza siê do otoczenia dróg przep³ywu wód termalnych. Normalny stopieñ geotermiczny wynosi w tej czêœci tzw. geotermicznego regionu sudeckiego oko³o 40 m/ o C, co odpowiada gradientowi geotermicznemu oko³o 2,5 o C/100 m. Na obszarze Masywu Œnie nika w latach 1977 1980 w rejonie Boles³awowa ówczesny Instytut Geologiczny przeprowadzi³ równie pierwszy etap badañ maj¹cych na celu ujêcie wód termalnych (Ciê kowski, P³ochniewski 1983). Na podstawie badañ w p³ytkich otworach (do 30 m) otrzymano wartoœci gradientu geotermicznego siêgaj¹ce 6 o C/100 m. Zastrze enia metodyczne do przeprowadzonych badañ nie da³y jednak klarownej odpowiedzi odnoœnie wystêpowania tu wód termalnych; ten fakt oraz brak ówczesnego zapotrzebowania na wodê termaln¹ spowodowa³y, e odst¹piono od prac nad g³êbokim otworem. Mo liwoœæ uzyskania na g³êbokoœci oko³o 5000 m temperatury ska³ powy ej 120 Cjest realna, uwzglêdniaj¹c wartoœæ t³a gradientu geotermicznego (5000 2,5 C/100 m = 125 C); uwzglêdniaj¹c zaœ wartoœæ uzyskan¹ z p³ytkich wierceñ w Boles³awowie 6 C/100 m uzyskana temperatura mo e osi¹gn¹æ 300 o C (5000 6 C/100 m = 300 C) 4. BADANIA GEOFIZYCZNE Do uœciœlenia lokalizacji g³êbokiego wiercenia wykorzystano wyniki badañ geofizycznych metod¹ radiofalow¹ VLF, a tak e magnetotelluryczn¹ w wersji tzw. Ÿród³a kontrolowanego (ang. CSAMT Controlled Source Audiofrequency Magnetotellurics) wykorzystuj¹cej sztucznie wygenerowane pole elektromagnetyczne. Profilowanie VLF (ang. Very Low Frequncy Method) jest jedn¹ z najskuteczniejszych metod kartowania geologicznego, w szczególnoœci lokalizacji stref uskokowych. Magnetotelluryka w literaturze œwiatowej jest rekomendowana jako najskuteczniejsza metoda w poszukiwaniach wód termalnych. W ramach badañ metod¹ radiofalow¹ VLF wykonano szeœæ profili o sumarycznej d³ugoœci 1,9 km, które da³y wstêpne rozpoznanie potencjalnych nieci¹g³oœci, uskoków, ewentualnie kontaktów litologicznych. Pomiary VLF wykonano wzd³u piêciu linii profilowych o orientacji N-S, ukierunkowanych na zlokalizowanie nieci¹g³oœci W-E, oraz jednego profilu W-E, weryfikuj¹cego nieci¹g³oœci systemu N-S. Pomiary wykonano w wersji indukcyjnej aparatur¹ typu EM-16 kanadyjskiej firmy Geonics Ltd. Dane pomiarowe VLF sk³adowe indukowanego w oœrodku geologicznym pola elektromagnetycznego, przeliczono wed³ug formu³y Frasera, uzyskuj¹c tzw. anomalie 86
Frasera, które odzwierciedlaj¹ strefy zwiêkszonej przewodnoœci elektrycznej oœrodka geologicznego b¹dÿ kontakty serii skalnych, kontrastuj¹cych wyraÿnie oporem elektrycznym. Wiêkszoœæ zarejestrowanych anomalii wskazuje, e odpowiadaj¹ce im uskoki maj¹ charakter pêkniêæ tektonicznych towarzysz¹cych g³ównym uskokom przebiegaj¹cym na pó³noc i po³udnie od miejsca lokalizacji otworu. Wyniki badañ metod¹ VLF pos³u y³y do zaprojektowania badañ magnetotellurycznych CSAMT. Wykonano je wzd³u ci¹gu o d³ugoœci 600 m o kierunku N-S, zorientowanego poprzecznie do dominuj¹cego kierunku tektoniki rejonu Boles³awowa (W-E), potwierdzonego pasmami anomalii VLF. Pomiary CSAMT wykonano w zakresie czêstotliwoœci od 0,69 do 10000 Hz, zapewniaj¹cym w warunkach geologicznych rejonu Boles³awowa (wysokooporowy oœrodek skalny) g³êbokoœci penetracji ponad 3 km. Zastosowano aparaturê najnowszej generacji kanadyjskiej firmy Phoenix Geophysics Ltd. systemu 2000.net. Finalny efekt zastosowanych procedur interpretacyjnych stanowi przekrój magnetotelluryczny, odzwierciedlaj¹cy strukturê przebadanego oœrodka geologicznego w postaci izolinii oporu elektrycznego (tzw. izoomów) ze skal¹ kolorystyczn¹ eksponuj¹c¹ kontrasty oporowe serii skalnych. Kontrasty oporowe w warunkach geologicznych rejonu Boles³awowa zwi¹zane s¹ ze zró nicowaniem litologicznym serii skalnych, metamorficznych gnejsów osi¹gaj¹cych ekstremalnie wysokie wartoœci oporów (w stanie masywnym rzêdu kilkunastu kilkudziesiêciu tysiêcy omometrów) i charakteryzuj¹cych siê nieco ni szymi oporami serii ³upkowych (kilka tysiêcy ommów). Klasycznym objawem zjawisk tektonicznych w tego typu ska³ach jest obni enie wartoœci oporu elektrycznego zwi¹zane z procesami spêkania i zwietrzenia, kr¹ enia wód podziemnych (w tym geotermalnych) i czêsto wystêpowaniem mineralizacji rudnych. Strefy tektoniczne ujawniaj¹ siê na przekrojach magnetotellurycznych obni onymi nomina³ami izoomów o wertykalnej orientacji, co pozwala je odró niæ od granic litologicznych. Analizuj¹c konfiguracjê izoomów wyznaczono na przekroju przebiegi uskoków o g³êbokich za³o eniach. Sygnalizuj¹ one bardzo interesuj¹cy model tektoniczny badanego rejonu, którego elementami s¹ pionowy uskok (o kwalifikacji pewnej!) przebiegaj¹cy w czêœci po³udniowej obszaru badañ i dochodz¹ca do niego skoœna strefa uskokowa zapadaj¹ca na N. Przekrój magnetotelluryczny wskazuje, e oko³o 200 m na pó³noc powinien wystêpowaæ drugi pionowy uskok ³¹cz¹cy siê ze wspomnian¹ skoœn¹ stref¹ tektoniczn¹ na g³êbokoœci oko³o 1 km. Uskokowi temu odpowiada po³udniowe pasmo anomalii VLF. Na przekroju magnetotellurycznym nie uwidacznia siê strefa nasuniêcia Kletna, która teoretycznie powinna znajdowaæ siê na g³êbokoœci oko³o 3 km. Poniewa przekrój siêga g³êbokoœci oko³o 3600 m wskazuje to, e strefa ta musi zapadaæ pod wiêkszym k¹tem i mog³aby byæ uchwycona na wiêkszej g³êbokoœci. Nale y równie zaznaczyæ, e bardzo krótka linia profilu (zw³aszcza w stosunku do skali g³êbokoœciowej) daje tylko fragmentaryczny obraz wg³êbnej struktury oœrodka geologicznego. 87
5. PROJEKT WIERCENIA Przewiduje siê wystêpowanie w otworze do g³êbokoœci oko³o 200 m ³upków serii stroñskiej, do oko³o 2000 m gnejsów giera³towskich (miejscami migmatycznych) i œnie - nickich, a od oko³o 2500 m granitów monzonitowych i granodiorytów. W przelocie 800 1300 m prawdopodobnie stwierdzona bêdzie strefa przypuszczalnego uskoku. Poni ej 3600 m istnieje mo liwoœæ natrafienia na strefy nieci¹g³oœci zwi¹zane ze stref¹ nasuniêcia Kletna. Na podstawie wykonanych badañ geofizycznych w projektowanym otworze poziomy lub strefy wodonoœne spodziewane s¹ w przelotach 0 20 m, 50 90 m, 600 700 m, 850 1300 m, oko³o 1950 m oraz ewentualnie w strefie nasuniêcia Kletna zostan¹ zamkniête. Przewiduje siê, e otwór wiercony bêdzie wiertnic¹ typu Johnson, urz¹dzenia wiertniczego RamRig z g³owic¹ obrotow¹ Top Drive na p³uczkê i³ow¹. W trakcie wiercenia dopuszcza siê stosowanie komponentów rozpuszczalnych w œrodowisku wodnym, zwiêkszaj¹cych gêstoœæ p³uczki. Z powodu nieznanego profilu przewiercanych ska³ geolog nadzoruj¹cy w porozumieniu z geologiem dokumentuj¹cym bêdzie podejmowa³ decyzje co do g³êbokoœci posadowienia danej kolumny rur oraz o sposobach zamykania napotkanych dop³ywów wody. Projektuje siê wykonanie otworu do g³êbokoœci 5100 m przy zastosowaniu 4 kolumn rur os³onowych siêgaj¹cych maksymalnie do 2550 m oraz o œrednicach gryzerów od 660 mm do 216 mm i koronek rdzeniowych o œrednicy do 216 mm. Wykonanie ca³kowitego zamkniêcia horyzontów wód podziemnych do 2550 m zabezpieczy przed negatywnym wp³ywem na jakoœæ i zasobnoœæ przewiercanych horyzontów wodonoœnych i nie bêdzie mia³o negatywnego wp³ywu transgranicznego. Ostateczna g³êbokoœæ wykonania otworu w poszczególnych œrednicach korygowana bêdzie na bie ¹co przez nadzoruj¹cego geologa podczas wiercenia i po analizie zaniku p³uczki wodnej. Przewiduje siê wczeœniejsze zakoñczenie prac wiertniczych przed uzyskaniem g³êbokoœci docelowej w zale noœci od wysokoœci temperatury górotworu (powy ej 200 o C) i uzgodnieñ z inwestorem. Wyniki uzyskane z prac wiertniczych, hydrochemicznych, geofizycznych i hydrogeologicznych bêd¹ s³u y³y do opracowania dokumentacji geologicznej, która bêdzie podstawowym za³¹cznikiem do wniosku dla uzyskania pozwolenia na budowê elektrowni wykorzystuj¹cej wysok¹ temperaturê gor¹cych suchych ska³. ZAKOÑCZENIE Zaprojektowane prace bêd¹ podstaw¹ do pozyskania z wysokiej temperatury ska³, na g³êbokoœci do 5100 m, energii wykorzystanej do produkcji energii elektrycznej z ekologicznej elektrowni o mocy rzêdu 3 5 MW. 88
Autorzy prezentowanego projektu nie znaj¹ metodyki odzysku ciep³a z ewentualnie ujêtych wód, pary wodnej lub ciep³a Ziemi (HDR), której Inwestor nie ujawni³. Zaprojektowane parametry otworu by³y w tym kontekœcie prawid³owe. LITERATURA BANAŒ M., 1965 Przejawy mineralizacji w metamorfiku Œnie nika K³odzkiego. Pr. Geol. Kom. Nauk PAN, 12, Kraków. BARANIECKI L., BIEROÑSKI J., KU NIEWSKI E., PAWLAK W., 1997 Mapa sozologiczna w skali 1:50 000, Arkusz Stronie Œl¹skie. Gepol, Poznañ. BRUSZEWSKA B., 2000 Warunki geotermiczne Dolnego Œl¹ska. Prz. Geol. 48/7. CIÊ KOWSKI W., 1980 Hydrogeologia i hydrochemia wód termalnych L¹dka Zdroju. Probl. Uzdrow. nr 4. CIÊ KOWSKI W., 1981 Pionowa strefowoœæ hydrogeochemiczna w obrêbie gnejsów metamorfiku L¹dka i Œnie nika. Prz. Geol., R. 29, nr 9. CIÊ KOWSKI W., 1989 Badania hydrogeologiczne obszaru krasowego Masywu Œnie nika. [W:] Jahn A., Koz³owski S., Wiszniowska T. (red.) Jaskinia NiedŸwiedzia w Kletnie. Badania i udostêpnianie. Ossolineum, s. 180 201. CIÊ KOWSKI W., 1990 Studium hydrogeochemii wód leczniczych Sudetów polskich. Pr. Nauk. Inst. Geotech. Pol. Wroc. 60, Monografie 19. CIÊ KOWSKI W., P OCHNIEWSKI Z., 1983 Poszukiwanie wód termalnych w rejonie Boles³awowa w masywie Œnie nika. [W:] II Symp.: Wspó³czesne problemy hydrogeologii regionalnej, L¹dek-Zdrój, 13 16.10.1982, Wyd. Uniw. Wroc³. CIÊ KOWSKI W., PULINA M., ØEHAK J., 1986 Wyniki najnowszych polsko-czeskich badañ w Masywie Œnie nika. Pr. Nauk. Inst. Geotechn. Pol. Wroc³. 49, Ser. Konferencje 21. CIÊ KOWSKI W., KRYZA H., KRYZA J., PULINA M., ØEHAK J., STAŒKO S., TARKA R., 1996 Wody podziemne i wp³yw czynników antropogenicznych na ich zasoby i jakoœæ. [W:] Masyw Œnie nika zmiany w œrodowisku przyrodniczym. Polska Agencja Ekologiczna S.A., Warszawa. CIÊ KOWSKI W., FARBISZ J., GRZEGORCZYK K., KAMIEÑSKI E., 2010 Projekt prac geologicznych w celu wykonania otworu wiertniczego BT-1 dla pozyskania energii odnawialnej na potrzeby planowanej elektrowni wykorzystuj¹cej ciep³o Ziemi w Boles³awowie. Bioskala Centrum Biologii Budowli i Oddzia- ³ywañ Energii Œrodowiska, Wroc³aw (niepublikowane). CWOJDZIÑSKI S., 1981 Szczegó³owa Mapa Geologiczna Sudetów w skali 1:25 000, arkusz Stronie Œl¹skie. Wyd. Geol., Warszawa. CYMERMAN Z., 1986 Szczegó³owa mapa geologiczna Sudetów w skali 1:25 000, ark. Strachocin, Bielice 135, wraz z Objaœnieniami (1988). PIG, Warszawa. DON J., 1982. Tektonika ³upków strefy Siennej oraz korelacja rozwoju gnejsów z etapami deformacji metamorfiku Œnie nika. Geologia Sudetica, vol. XVII, nr 1 2. Ossolineum, Wroc³aw. DON J., OPLETAL M., 1996 Budowa i ewolucja geologiczna Masywu Œnie nika. [W:] Masyw Œnie nika zmiany w œrodowisku przyrodniczym. Polska Agencja Ekologiczna S.A., Warszawa. DOWGIA O J., 1970 Occurrence and utilization of thermal water in Poland. Geothermics Special Issue, 2 (1). DOWGIA O J., 1976 Wody termalne Sudetów. Acta Geol. Pol., Vol. 26, No. 4. DOWGIA O J., 1987 Problematyka hydrogeotermiczna regionu sudeckiego. Prz. Geol. 6. 89
DOWGIA O J., 2001 Sudecki region geotermiczny (SRG) okreœlenie, podzia³, perspektywy poszukiwawcze. [W:] Wspó³czesne problemy hydrogeologii. Wyd. Uniw. Wroc³., Wroc³aw. DOWGIA O J., 2002 The Sudetic geothermal region of Poland. Geothermics, 31. DOWGIA O J., 2007 Stan rozpoznania zasobów wód termalnych regionu sudeckiego i perspektywy ich wykorzystania. Mat. Ogólnopolskiego Kongresu Geotermalnego: Geotermia w Polsce doœwiadczenia, stan aktualny, perspektywy rozwoju. Radziejowice, 17 19.10.2007. FISTEK J., FISTEK A., RIPPEL J., 1996 Problematyka poszukiwañ nowych wyst¹pieñ wód termalnych na obszarze województwa wa³brzyskiego. Górnictwo Odkrywkowe, t. XXXVIII, nr 6. GIERWIELANIEC J., 1968 L¹dek Zdrój i jego wody mineralne. Kwart. Geol. t. 12, nr 3. G OWACKI P., PULINA M., ØEHAK J., 1996 Zmiany sk³adu chemicznego wód powierzchniowych i opadów atmosferycznych. W: Masyw Œnie nika zmiany w œrodowisku przyrodniczym. Polska Agencja Ekologiczna S.A., Warszawa. GRANICZNY M., DOKTÓR St., 1985 Wykorzystanie danych teledetekcyjnych do badañ wód termalnych i mineralnych w Sudetach, PIG, Warszawa. GRZEGORCZYK K., NOWAK A., D BROWSKI S., WIJURA A., FISTEK J., 1993 Dokumentacja hydrogeologiczna dyspozycyjnych zasobów wód podziemnych w utworach kredy górnej rejonu Rowu Nysy K³odzkiej i niecki Batorowa. Centralne Archiwum Geologiczne PIG, Warszawa. KASZA L., 1964 Budowa geologiczna górnego dorzecza Bia³ej L¹deckiej. Geol. Sudetica, 1. KLECZKOWSKI A.S., 1990 Mapa obszarów G³ównych Zbiorników Wód Podziemnych (GZWP) w Polsce wymagaj¹cych szczególnej ochrony, 1: 500 000. AGH, Kraków. KRAŒNICKI S., 2010 Wielkoœæ infiltracji w strefie aeracji rozwiniêtej na ska³ach krystalicznych Sudetów i Przedgórza Sudeckiego. Prz. Geol. nr 2. KRYZA H., 1983 Wody podziemne pó³nocnej czêœci Masywu Œnie nika. [W:] II Symp.: Wspó³czesne problemy hydrogeologii regionalnej, L¹dek-Zdrój, 13 16.10.1982. Wyd. Uniw. Wroc³. KRYZA H., 1986 Hydrogeologiczne warunki odp³ywu podziemnego w zlewni Kamienicy w Masywie Œnie - nika. Pr. doktorska. Inst. Nauk Geol. Uniw. Wroc. KRYZA H., KOZ OWSKI J., 1988 Odp³yw podziemny w zlewni Kleœnicy w Masywie Œnie nika. Acta Univ. Wratisl. No 2051, Prace Geol.-Miner. LXVII. MICHNIEWICZ M. i in., 2006 Obszary potencjalnego wystêpowania wód termalnych na bloku przedsudeckim na tle jego budowy geologicznej. PIG, Warszawa (niepublikowane). MROCZKOWSKA B., 1983 Chemizm wód podziemnych Masywu Œnie nika. [W:] II Symp.: Wspó³czesne problemy hydrogeologii regionalnej, L¹dek-Zdrój, 13 16.10.1982. Wyd. Uniw. Wroc³. MROCZKOWSKA B., 1998 Mapa hydrogeologiczna Polski w skali 1:50 000, arkusz Stronie Œl¹skie, PIG, Warszawa. PLEWA S., 1994 Rozk³ad parametrów geotermalnych na obszarze Polski. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków. STAŒKO S., 1996 Wody podziemne w ska³ach krystalicznych na podstawie badañ wybranych obszarów Sudetów polskich. Acta Univ. Wratisl. No 1870, Prace Geol.-Miner. LIII. STAŒKO S., 2002 Zawodnienie szczelinowych ska³ krystalicznych w Sudetach, Biuletyn Pañstwowego Instytutu Geologicznego nr 404. STAŒKO S., TARKA R., 1994 Obliczenia zasobów wód podziemnych w obszarach górskich na przyk³adzie badañ wybranych zlewni Sudetów. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej 248, Wroc³aw. STAŒKO S., TARKA R., 1996 Hydraulic parameters of hard rocks based in long-term field experiment in the Polish Sudetes. Acta Universitatis Carolinae Geologica. Praha. 90
STAŒKO S., TARKA R., 2001 Dynamika zasilania wód podziemnych w obszarach górskich na przyk³adzie badañ w Masywie Œnie nika, Wspó³czesne Problemy Hydrogeologii 10. STAŒKO S., TARKA R., 2002 Zasilanie i drena wód podziemnych w obszarach górskich na podstawie badañ w Masywie Œnie nika. Acta Univ. Wratisl. No 2528, Hydrogeologia. SZARSZEWSKA Z., 1974 Sprawozdanie z badañ zwi¹zanych z poszukiwaniem wód termalnych w L¹dku- -Zdroju. BPiUTBU Balneoprojekt, Warszawa (niepublikowane). SZEWCZYK J., GIENTKA D., 2007 Warunki przyrodnicze dla procesu pozyskania energii geotermalnej na obszarze Polski. Mat. Ogólnopolskiego Kongresu Geotermalnego: Geotermia w Polsce doœwiadczenia, stan aktualny, perspektywy rozwoju. Radziejowice, 17 19.10.2007. TARKA R., 1993 Formy zasilania a odp³yw podziemny na przyk³adzie zlewni górskiej w Masywie Œnie nika. Acta Univ. Wratisl. No 1517, Prace Geol.-Miner. XXXVI. TARKA R., 1997 Zasilanie wód podziemnych w krystalicznych masywach górskich na przyk³adzie badañ w Masywie Œnie nika. Acta Univ. Wratisl. No 1870, Prace Geol.-Miner. LVI. ZUBER A., WEISE S., OSENBRÜCK K., GRABCZAK J., CIÊ KOWSKI W., 1995 Age and recharge area of thermal waters in L¹dek Spa (Sudeten, Poland) deduced from environmental isotope and noble gas data. Journal of Hydrology, 167. ELA NIEWICZ A., 2005 Przesz³oœæ geologiczna. [W:] Fabiszewski J. (red.) Przyroda Dolnego Œl¹ska. PAN Oddzia³ we Wroc³awiu, Wroc³aw. PROJECT OF DEEP BOREHOLE IN THE SUDETY MTS. CRISTALLINE MASIVE FOR THE THERMAL POWER PLANT USING OF HDR METOD Abstract There was presented a project of a 5100 m depth borehole which is going to be drilled in Boles³awów in the Œnie nik Massif area (SW Poland). A borehole is supposed to make in the rock mass (granites, granodiorites) a temperature of 120 degrees accessible. The heat is going to be used for the production of electricity and for construction of ecological power plant (3 5 MW). There were presented geological structure and the hydrogeological conditions of investigation area. Localization of borehole was specified on the basis of geophysical researches which were carried out through the radiowave VLF and magnetotelluric methods. Moreover there were shown geological profile and borehole construction. Key words Geothermics, HDR, drilling project, Sudety Mts, Boleslawów