STUDIA, ROZPRAWY, MONOGRAFIE 164

INSTYTUT GOSPODARKI SUROWCAMI MINERALNYMI i ENERGI POLSKIEJ AKADEMII NAUK KRAKÓW STUDIA, ROZPRAWY, MONOGRAFIE 164 Praca zbiorowa pod redakcj¹ Rados³awa Tarkowskiego POTENCJALNE STRUKTURY GEOLOGICZNE DO SK ADOWANIA CO2 W UTWORACH MEZOZOIKU NI U POLSKIEGO (CHARAKTERYSTYKA ORAZ RANKING) WYDAWNICTWO INSTYTUTU GOSPODARKI SUROWCAMI MINERALNYMI I ENERGI PAN KRAKÓW 2010

KOMITET REDAKCYJNY prof. dr hab. in. Eugeniusz Mokrzycki (redaktor naczelny serii) dr hab. in. Lidia Gawlik (sekretarz redakcji) doc. dr hab. in. Zenon Pilecki doc. dr hab. in. Wojciech Suwa³a dr in. Alicja Uliasz-Bocheñczyk RECENZENCI prof. dr hab. in. Aleksander Garlicki dr hab. Piotr Karnkowski AUTORZY dr Lidia Dziewiñska prof. dr hab. in. Sylwester Marek dr hab. in. Rados³aw Tarkowski dr hab. in. Barbara Uliasz-Misiak ADRES REDAKCJI 31-261 Kraków, ul. Józefa Wybickiego 7 tel. 12-632-33-00, fax 12-632-35-24 Redaktor Wydawnictwa: mgr Danuta Nikiel-Wroczyñska Redaktor techniczny: Barbara Sudo³ Copyright by Autorzy Copyright by Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi¹ PAN Wydawnictwo Kraków 2010 Printed in Poland ISSN 1895-6823 ISBN 978-83-60195-73-4

Spis treœci Wstêp (Rados³aw Tarkowski)... 5 1. Dotychczasowe wyniki badañ (Rados³aw Tarkowski)... 7 2. Ogólne rysy budowy tektonicznej i poziomów zbiornikowych kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego w pomorskim i kujawskim segmencie bruzdy œródpolskiej (Sylwester Marek, Lidia Dziewiñska)... 11 2.1. Rozpoznanie geologiczno-geofizyczne... 11 2.2. Struktury tektoniczne... 12 2.3. Potencjalne poziomy zbiornikowe dla podziemnego sk³adowania CO 2... 14 3. Potencjalne struktury geologiczne do sk³adowania CO 2 (Sylwester Marek, Rados³aw Tarkowski, Lidia Dziewiñska)... 16 3.1. Niecka brze na (p³ocka i pomorska)... 21 3.1.1. Antyklina Bielska Bodzanowa (tab. 2, rys. 5, 6)... 21 3.1.2. Antyklina Bys³awia (tab. 3, rys. 7)... 25 3.1.3. Antyklina Che³m y Kijewa (tab. 4, rys. 8)... 27 3.1.4. Antyklina Dzier anowa (tab. 5, rys. 9)... 30 3.1.5. Antyklina (poduszka solna) Gostynina (tab. 6, rys. 10)... 32 3.1.6. Antyklina Kamionek (tab. 7, rys. 11)... 35 3.1.7. Antyklina Koszalina (tab. 8, rys. 12)... 38 3.1.8. Antyklina Lipna (tab. 9, rys. 13)... 41 3.1.9. Antyklina Sierpca (tab. 10, rys. 14)... 43 3.1.10. Antyklina Sochaczewa (tab. 11, rys. 15)... 46 3.1.11. Antyklina Wierzchowa (tab. 12, rys. 16)... 48 3.1.12. Antyklina Wyszogrodu (tab. 13, rys. 17)... 51 3.1.13. Antyklina yrowa Czachówka (tab. 14, rys. 18)... 52 3.2. Niecka szczeciñsko-³ódzka... 55 3.2.1. Antyklina (poduszka solna) Chabowa (tab. 15, rys. 19)... 55 3.2.2. Antyklina (poduszka solna) Choszczna (tab. 16, rys. 20)... 58 3.2.3. Antyklina Huty Szklanej (tab. 17, rys. 21)... 60 3.2.4. Antyklina (poduszka solna) Janowca (W¹growca) (tab. 18, rys. 22)... 62 3.2.5. Antyklina (s³up solny) Lutomierska (tab. 19, rys. 23)... 65 3.2.6. Antyklina (poduszka solna) Marianowa (tab. 20, rys. 24)... 68 3.2.7. Antyklina (s³up solny) Oœwina (tab. 21, rys. 25)... 70 3.2.8. Antyklina (s³up solny) Ponêtowa (tab. 22, rys. 26)... 72 3.2.9. Antyklina (s³up solny) Strzelna (tab. 23, rys. 27)... 75 3.2.10. Antyklina (poduszka solna) Suliszewa (tab. 24, rys. 28)... 77 3.2.11. Antyklina (poduszka solna) Trzebie y (tab. 25, rys. 29)... 79

4 3.2.12. Antyklina (poduszka solna) Trzeœniewa (tab. 26, rys. 30)... 81 3.2.13. Antyklina (poduszka solna) Turka (tab. 27, rys. 31)... 83 3.2.14. Antyklina (poduszka solna) Tuszyna (tab. 28, rys. 32)... 85 3.2.15. Antyklina (s³up solny) Wartkowic (Poddêbic) (tab. 29, rys. 33)... 87 3.3. Wa³ pomorsko-kujawski... 90 3.3.1. Antyklina (poduszka solna) Brzeœcia Kujawskiego (tab. 30, rys. 34)... 90 3.3.2. Antyklina (poduszka solna) Debrzna (tab. 31, rys. 35)... 93 3.3.3. Antyklina (poduszka solna) Je owa (tab. 32, rys. 36)... 95 3.3.4. Antyklina (poduszka solna) Konar (Radziejowa) (tab. 33, rys. 37)... 98 3.3.5. Antyklina (poduszka solna) Koronowa (tab. 34, rys. 38)... 102 3.3.6. Antyklina (poduszka solna) Orze³ka (tab. 35, rys. 39)... 104 3.3.7. Antyklina (poduszka solna) Rokity (tab. 36, rys. 40)... 106 3.3.8. Antyklina (poduszka solna) Zaosia (tab. 37, rys. 41)... 108 4. Ranking struktur do podziemnego sk³adowania CO 2 zlokalizowanych na Ni u Polskim (Barbara Uliasz-Misiak, Rados³aw Tarkowski)... 112 4.1. Przegl¹d kryteriów stosowanych do typowania i rankingu miejsc geologicznego sk³adowania CO 2... 112 4.2. Ranking potencjalnych struktur do sk³adowania CO 2 w mezozoicznych poziomach wodonoœnych... 115 4.3. Potencjalne struktury do podziemnego sk³adowania CO 2 w odniesieniu do najwiêkszych emitentów... 119 Podsumowanie (Rados³aw Tarkowski)... 124 Literatura... 126 Wykaz wybranych dokumentacji otworów wiertniczych... 131 Wykaz wybranych dokumentacji prac sejsmicznych... 134 Potencjalne struktury geologiczne do sk³adowania CO 2 w utworach mezozoiku Ni u Polskiego (charakterystyka oraz ranking) Streszczenie... 135 Potential geological structures to CO 2 storage in the Mesozoic Polish Lowlands (characteristics and ranking) Abstract... 137

Wstêp Wychwytywanie i sk³adowanie dwutlenku wêgla (CCS) w górotworze wymaga rozpoznania g³êbokich struktur geologicznych, które bêd¹ zdolne pomieœciæ odpowiedni¹ iloœæ gazu w sposób bezpieczny i zapewniaj¹cy jego trwa³e uwiêzienie. Implementowana Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/31/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie geologicznego sk³adowania dwutlenku wêgla przedstawia wskazania w zakresie wyboru lokalizacji sk³adowisk. Odpowiednioœæ formacji (struktury) geologicznej do wykorzystania na sk³adowisko CO 2 okreœlana jest przez charakterystykê i ocenê potencjalnego kompleksu sk³adowania i otaczaj¹cej go przestrzeni (górotworu). Na sk³adowisko CO 2 nale y wybraæ takie struktury geologiczne, w których sk³adowanie gazu nie niesie za sob¹ znacz¹cego ryzyka wycieku i zagro enia dla œrodowiska lub zdrowia. Jednym z istotnych, pierwszoplanowych elementów jest wskazanie odpowiednich struktur geologicznych do podziemnego sk³adowania CO 2 oraz ich wstêpna charakterystyka na podstawie istniej¹cych danych geologiczno-z³o owych. Wychodz¹c naprzeciw Dyrektywie oraz istniej¹cym potrzebom, zespó³ geologów i geofizyków z IGSMiE PAN podj¹³ siê opracowania wstêpnej charakterystyki potencjalnych struktur geologicznych do sk³adowania CO 2 w utworach mezozoiku Ni u Polskiego. Opis struktur poprzedzono analiz¹ literatury dotycz¹cej prezentowanej tematyki jak równie uwarunkowañ geologicznych (rozpoznania geologiczno-geofizycznego, struktur tektonicznych, potencjalnych poziomów zbiornikowych). Zasadnicza czêœæ pracy dotyczy charakterystyki struktur w podziale na trzy jednostki geologiczne (niecka brze na, niecka szczeciñsko- -³ódzka i wa³ pomorsko-kujawski) i zawiera podstawowe informacje ich dotycz¹ce, istotne dla podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla. Tê czêœæ uzupe³niono przekrojami geologicznymi, tabelkami z podstawowymi parametrami geologiczno-z³o owymi oraz opisem otworu wiertniczego przewiercaj¹cego strukturê. Opracowanie koñczy ranking rozwa anych obiektów do podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla, w którym uwzglêdniono: pojemnoœæ sk³adowania, parametry zbiornikowe, bezpieczeñstwo sk³adowania oraz lokalizacjê struktury w odniesieniu do emitenta tego gazu. Wykorzystane w monografii materia³y by³y sukcesywnie zbierane i analizowane w ci¹gu ostatnich kilku lat w IGSMiE PAN w ramach prac statutowych i projektów badawczych (narodowych i UE). Czêœæ z nich by³a przedmiotem wczeœniejszych opracowañ. Prezentowane potencjalne struktury do sk³adowania CO 2 mog¹ stanowiæ punkt wyjœcia w poszukiwaniu najlepszych miejsc do sk³adowania CO 2 dla du ych emitentów tego gazu w Polsce.

6 Polska posiada wyj¹tkowo korzystne warunki do podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla. Wynikaj¹ one z wystêpowania na jej obszarze grubego (kilka kilometrów mi¹ szoœci) kompleksu ska³ osadowych permo-mezozoicznych, w których wystêpuj¹ wyniesione struktury zwi¹zane zasadniczo z tektonik¹ salinarn¹ (antykliny, poduszki i wa³y solne). Podobna sytuacja wystêpuje w innych krajach pó³nocno-zachodniej Europy (Niemcy, Dania) le ¹cych w obrêbie basenu permo-mezozoicznego Europy centralnej i pó³nocno-zachodniej.

1. Dotychczasowe wyniki badañ Tematyka podziemnego sk³adowania CO 2 rozwija siê w Polsce dynamicznie pocz¹wszy od 2008 roku. Zwi¹zane jest to z ustanowieniem Programu pt.: Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego sk³adowania CO 2 wraz z ich programem monitorowania. Jest on realizowany przez konsorcjum instytucji naukowych: Pañstwowy Instytut Geologiczny Instytut Badawczy (koordynacja prac), Akademia Górniczo-Hutnicza, G³ówny Instytut Górnictwa, Przedsiêbiorstwo Badañ Geofizycznych Warszawa, Instytut Nafty i Gazu oraz Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi¹ PAN. W Polsce istniej¹ mo liwoœci sk³adowania CO 2 w g³êbokich poziomach wodonoœnych (solankowych), sczerpanych z³o ach wêglowodorów (ropy naftowej i gazu ziemnego) oraz g³êbokich, nieeksploatowanych pok³adach wêgla. Pomijaj¹c sk³adowanie w strukturach geologicznych w g³êbokich poziomach wodonoœnych Ni u Polskiego (przedmiot opracowania), dotychczasowe nieliczne publikacje dotycz¹ oceny potencja³u geologicznego sk³adowania CO 2 w g³êbokich nieeksploatowanych pok³adach wêgla GZW (Wójcicki 2009), wskazania z³ó wêglowodorów (ropy naftowej i gazu ziemnego) oraz oceny ich pojemnoœci sk³adowania CO 2 dla obszaru Ni u Polskiego i Przedgórza Karpat (Tarkowski 2005a, b; Tarkowski, Uliasz-Misiak 2005; Uliasz-Misiak 2007, 2008), mo liwoœci sk³adowania CO 2 w horyzontach z³o owych (Tarkowski, Stopa 2007), w³aœciwoœci zbiornikowych ska³ jurajskich dla podziemnego sk³adowania CO 2 (Tarkowski, Wdowin 2008) czy te prezentuj¹ce wyniki projektu EU GeoCapacity (Raport... 2009) w zakresie oceny pojemnoœci struktur do geologicznego sk³adowania dwutlenku wêgla. Porównuj¹c z innymi krajami UE, stan zaawansowania prac nad rozpoznaniem struktur geologicznych do sk³adowania CO 2 w g³êbokich poziomach wodonoœnych mezozoiku Ni u Polskiego nale y uznaæ za zadowalaj¹cy. Dotychczas wskazano liczne g³êbokie struktury geologiczne spe³niaj¹ce podstawowe kryteria sk³adowania dwutlenku wêgla. Wyniki badañ w tym zakresie zawdziêczamy publikacjom i opracowaniom zrealizowanym w Instytucie Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi¹ PAN. Prace te by³y wykonane w ramach projektów naukowych i dzia³alnoœci statutowej Instytutu, jak równie 6 PR UE (Projekt EU GeoCapacity). W placówce tej od 2003 roku prowadzone s¹ badania maj¹ce na celu rozpoznanie mo liwoœci podziemnego sk³adowania CO 2 w g³êbokich mezozoicznych poziomach wodonoœnych Ni u Polskiego. Prace te s¹ kontynuowane i nakierowane na szczegó³owe rozpoznanie najlepszych lokalizacji (w tym: Bielska-Bodzanowa, Che³m y-kijewa, Dzier anowa, Zaosia i innych).

8 Realizacja projektu KBN (zakoñczony w 2005 r.) pt. Mo liwoœci podziemnego sk³adowania CO 2 w Polsce w g³êbokich strukturach geologicznych (ropo-, gazo- i wodonoœnych) pozwoli³a wskazaæ i scharakteryzowaæ poziomy solankowe (dolnokredowy, dolnojurajski i dolnotriasowy) i obszary perspektywiczne oraz wytypowaæ 17 g³êbokich struktur do podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla. Odpowiednio by³y to: antyklina yrowa- -Czachówka, a. Trzeœniewa, a. Turka, a. Tuszyna, a. Bodzanowa, a. Bielska, a. Sierpca, a. Strzelna w utworach kredy dolnej; antyklina Marianowa, Choszczna-Suliszewa, rów tektoniczny Siekierek, a. Lutomierska, a. Brzeœcia Kujawskiego, a. Trzebie y, poduszka solna Nowa Wieœ Wielka w utworach jury dolnej; antyklina Szubina oraz rów Kliczkowa w utworach triasu dolnego (Tarkowski 2005). Analiza 330 z³ó ropy naftowej i gazu ziemnego z obszaru Polski pozwoli³a wytypowaæ 4 z³o a ropy naftowej (Barnówko-Mostno-Buszewo, Cychry, Kamieñ Pomorski, Nosówka) i 19 z³ó gazu ziemnego (Barnówko-Mostno-Buszewo, Bogdaj-Uciechów, Borzêcin, Broñsko, Koœcian S, Paproæ, Radlin, Wilków, Za³êcze, uchlów, Husów-Albigowa-Krasne, Jaros³aw, Jod³ówka, Kielanówka-Rzeszów, Mirocin, Pilzno-Po³udnie, Przemyœl, Tarnów- -Jura, Zalesie) z obszaru Ni u Polskiego, Karpat i Przedgórza Karpat najbardziej odpowiednich do podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla (Tarkowski, Uliasz-Misiak 2005; Uliasz-Misiak 2007). Ze wzglêdu na niewielk¹ pojemnoœæ sk³adowania CO 2 w z³o ach wêglowodorów w Polsce, dalsze prace prowadzone w IGSMiE PAN nakierowane by³y na rozpoznanie struktur geologicznych w g³êbokich mezozoicznych poziomach wodonoœnych Ni u Polskiego. Lista struktur wytypowanych przez IGSMiE PAN w tych utworach wzros³a do 27 w ramach przygotowanego dla Ministerstwa Œrodowiska Interaktywnego atlasu prezentuj¹cego mo liwoœci geologicznej sekwestracji CO 2 wpolscezrealizowanego przez Przedsiêbiorstwo Badañ Geofizycznych (http://skladowanie.pgi.gov.pl/co2atlas). Typowania struktur dokonano na podstawie kryteriów zawartych w Best practice for the storage of CO 2 in saline aquifers. Observations and guidelines from the SACS and CO2STORE projects (2006). W wyniku przeprowadzonych prac wytypowano 27 struktur na obszarze Ni u Polskiego. Spoœród wskazanych struktur, 10 zlokalizowanych by³o w utworach kredy dolnej: antyklina Bielska, a. Bodzanowa, a. Dzier anowa, a. Oœwina, a. Sierpca, a. Strzelna, a. Trzeœniewa, a. Turka, a. Tuszyna, a. yrowa; 8 w utworach jury dolnej: antyklina Chabowa, a. Choszczna, a. Lutomierska, a. Marianowa, a. Nowa Wieœ Wielkie, a. Oœwina, a. Suliszewa, a. Trzebie y; 7 w utworach triasu dolnego: antyklina Debrzna, a. Huty Szklanej, a. Koronowa, a. Koszalina, a. Rokity, a. Szubina, a. Wierzchowa i 2 w utworach triasu górnego: antyklina Chabowa i a. Marianowa. Wymienione struktury zosta³y zlokalizowane poprzez zdefiniowanie punktu zat³aczania (otworu w czêœci stropowej struktury) oraz konturu struktury. Obliczono pojemnoœæ sk³adowania CO 2 wytypowanych struktur (wolumetryczn¹ oraz z rozpuszczania), przedstawiono krótk¹ ich charakterystykê. Prace realizowane w ramach projektu EU GeoCapacity umo liwi³y przedstawienie szczegó³owej charakterystyki wytypowanych wczeœniej g³êbokich mezozoicznych poziomów wodonoœnych z uwzglêdnieniem poziomu górnotriasowego, wskazanie 18 struktur do

9 geologicznego sk³adowania CO 2 ³¹cznie z ich ogóln¹ charakterystyk¹, okreœleniem pojemnoœci sk³adowania oraz opisem case study zat³aczania (dla struktury Dzier anowa). Czêœæ z wyznaczonych wczeœniej struktur nie spe³nia³a warunków stawianych miejscom podziemnego sk³adowania CO 2 w ramach metodyki przyjêtej w projekcie EU GeoCapacity; zosta³y one wy³¹czone z dalszych rozwa añ (Report... 2009). Na koniec 2008 r. lista struktur do geologicznego sk³adowania CO 2 w mezozoicznych poziomach solankowych Ni u Polskiego zwiêkszy³a siê do 46. Jako strukturê geologiczn¹ do sk³adowania CO 2 przyjêto g³êboki solankowy poziom zdolny pomieœciæ odpowiedni¹ iloœæ CO 2 zlokalizowany w obrêbie antykliny. Na podstawie kryteriów przedstawionych w Best pratice for the storage of CO 2 in salin aquifers (2006) wskazano 46 struktur tektonicznych do podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla: 16 w poziomie dolnokredowym (Oœwina-K, Tuszyna, Strzelna, yrowa-czachówka, Wartkowic, Trzeœniewa, Turka, Bys³awia, Dzier- anowa, Gop³a-K, Kamionek-K, Sochaczewa, Sierpca-K, Lipna-K, Che³m y-k, Bielska- -Bodzanowa-K), 17 w dolnojurajskim (Janowca, Oœwina-J, Sierpca-J, Lutomierska, Choszczna, Gop³a-J, Suliszewa, Chabowa-J, Lipna-J, Trzebie y, Che³m y-j, Kamionek-J, Marianowa-J, Bielska-Bodzanowa-J, Konar-J, Gostynina, Brzeœcia Kujawskiego), 10 w poziomie dolno- i 4 w górnotriasowym (Siekierek, Kliczkowa, Chabowa-T, Marianowa-T, Rokity, Szubina, Wierzchowa, Konar-T, Koszalina, Debrzna, Orze³ka, Koronowa, Je owa-t). Trzynaœcie lokalizacji obejmowa³o dwa poziomy zbiornikowe. Po³o- enie struktury zdefiniowano poprzez wskazanie punktu zat³aczania. Dokonano szacowania pojemnoœci wytypowanych struktur (wolumetrycznej i z rozpuszczania) w ujednoliconej metodyce, przyjêtej w projekcie EU GeoCapacity (Tarkowski 2008). Wskazane struktury geologiczne to antykliny, niekiedy poduszki solne (np. Gostynina, Je owa, Szubina), s³upy solne (np. Kamionek, Wartkowic) czy te rowy tektoniczne (np. rów Kliczkowa, Siekierek). Przy wyborze struktur uwzglêdniono kluczowe kryteria geologiczno-z³o owe wyboru miejsc sk³adowania: pojemnoœæ sk³adowania (pojemnoœæ z rozpuszczania i pojemnoœæ wolumetryczn¹), w³aœciwoœci poziomu zbiornikowego (g³êbokoœæ, mi¹ szoœæ efektywn¹, porowatoœæ, przepuszczalnoœæ), mineralizacjê wód, w³aœciwoœci nadk³adu (uskoki i mi¹ - szoœæ nadk³adu). Minimaln¹ iloœæ sk³adowanego CO 2 przyjêto na poziomie 60 Mt, co odpowiada 30-letniej emisji zak³adu wytwarzaj¹cego 2 Mt CO 2 /rok. Uwzglêdniono tylko te struktury, które zosta³y rozpoznane przynajmniej jednym otworem wiertniczym (w wiêkszoœci przypadków otworów jest wiêcej, nawet kilkanaœcie). Wartoœci graniczne poszczególnych analizowanych w³aœciwoœci ska³ zbiornikowych oraz ska³ nadk³adu przyjêto za Best Pratice... (2006). Wiêkszoœæ rozwa anych kryteriów geologicznych wyboru miejsc podziemnego sk³adowania CO 2 dla analizowanych struktur mieœci siê w obrêbie wskaÿników pozytywnych, w niektórych przypadkach przybieraj¹ wartoœci w obrêbie wskaÿników ostrzegawczych, rzadko natomiast negatywnych (por. Tarkowski i in. 2009). Przedstawiona lista 46 potencjalnych struktur by³a dotychczas najpe³niejszym wykazem struktur przeznaczonych do sk³adowania dwutlenku wêgla. Oprócz wspomnianych publikacji i opracowañ, w kilku pracach przedstawiono podsumowanie wczeœniejszych wyników badañ. Scharakteryzowano g³êbokie mezozoiczne

10 poziomy solankowe Ni u Polskiego oraz wskazano w nich struktury geologiczne odpowiednie do sk³adowania dwutlenku wêgla (Tarkowski, Uliasz-Misiak 2006). W ramach wspó³pracy z geologami niemieckimi (projekt EU GeoCapacity) zaprezentowano mo - liwoœci sk³adowania CO 2 w okolicach Szczecina. Wskazano i opisano strukturê Chabowo z dwoma poziomami do sk³adowania CO 2 dolnojurajskim i górnotriasowym, oszacowano pojemnoœæ sk³adowania tego gazu (Willscher et al. 2008). W ramach prac realizowanych od 2008 r. w projekcie Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego sk³adowania CO 2 wraz z ich programem monitorowania, zespó³ z IGSMiE PAN wskaza³ i przeanalizowa³ struktury geologiczne do sk³adowania dwutlenku wêgla w g³êbokich solankowych poziomach mezozoiku w rejonie Be³chatowa (Tarkowski i in. 2009). W odleg³oœci do 80 km od Be³chatowa wskazano 5 struktur: antyklina Tuszyna, rów Kliczkowa, a. Lutomierska, a. Zaosia i a. Je owa. Na podstawie kryteriów geologicznych wyboru miejsc sk³adowania (Best practise... 2006) dokonano typowania wybranych struktur oraz oceny ich pojemnoœci. Wskazane dotychczas struktury do geologicznego sk³adowania CO 2 w g³êbokich poziomach wodonoœnych zlokalizowane s¹ w centralnej i NW czêœci Ni u Polskiego i ograniczone s¹ do utworów mezozoiku. Nie zawsze pokrywa siê to z lokalizacj¹ du ych emitentów dwutlenku wêgla (Tarkowski, Uliasz-Misiak 2005, 2006, 2007). Pomijaj¹c Górny Œl¹sk, Karpaty i zapadlisko przedkarpackie, po³udniowo-zachodni¹ i pó³nocno-wschodni¹ czêœæ Polski, wskazane struktury daj¹ mo liwoœæ podziemnego sk³adowania CO 2 dla licznych zak³adów emituj¹cych dwutlenek wêgla. Lokalizacja wytypowanych struktur w poziomach wodonoœnych mezozoiku nie pokrywa siê z obszarami wystêpowania z³ó ropy naftowej i gazu ziemnego, wytypowanymi do podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla (Tarkowski, Uliasz-Misiak 2005). Lista struktur prezentowana w monografii nie jest ostateczna, w toku dalszych prac mo e byæ uzupe³niona o nowe. Niektóre ze wskazanych lokalizacji przy dalszym szczegó³owym rozpoznaniu mog¹ okazaæ siê nieprzydatne do podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla. Wytypowane i scharakteryzowane struktury mog¹ stanowiæ podstawê wyboru najlepszych i najodpowiedniejszych z nich w celu rozpoznania mo liwoœci podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla dla du ych emitentów tego gazu w Polsce.

2. Ogólne rysy budowy tektonicznej i poziomów zbiornikowych kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego w pomorskim i kujawskim segmencie bruzdy œródpolskiej 2.1. Rozpoznanie geologiczno-geofizyczne Obecny stan znajomoœci g³ównych rysów wg³êbnej budowy geologicznej i tektonicznej bruzdy œródpolskiej i jej obrze y zawdziêczamy wieloletnim badaniom geologiczno-wiertniczym i geofizycznym (szczególnie sejsmicznym), realizowanym od kilkudziesiêciu lat g³ównie przez Pañstwowy Instytut Geologiczny i Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA (patrz: Wykazy dokumentacji otworów wiertniczych i prac sejsmicznych). Badania te by³y wykonywane przede wszystkim dla prawid³owej oceny perspektyw poszukiwawczych wêglowodorów w kompleksie permsko-mezozoicznym i w jego pod³o u (Depowski 1976, 1993; Karnkowski 1993, 1999). Wyniki przeprowadzonych badañ i ich interpretacje znalaz³y swój wyraz w licznych monografiach i opracowaniach regionalnych (m.in. Dadlez 1976, 1997; Dadlez, Dembowska 1965; Jaskowiak-Schoneichowa 1979; Marek 1977, 1983; Marek, Pajchlowa 1997; Narkiewicz 1998; Po aryski 1974; Raczyñska 1987; Znosko 1969) oraz w edycjach kartograficznych (m.in. Bojarski 1996; Dadlez 1998, 2001; Dadlez, Marek, Pokorski 1998, 2000; Dziewiñska, Marek, JóŸwiak 2001; Po aryski 1979; Wagner 2008; Wagner i in. 2002; Znosko 1969, 1998; elichowski 1979). Wyniki badañ geologicznych z otworów wiertniczych, rozpoznaj¹cych kompleks permsko-mezozoiczny i jego pod³o e, zawarte s¹ g³ównie w archiwalnych dokumentacjach geologicznych Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa SA oraz Pañstwowego Instytutu Geologicznego. Wiele opracowañ profili g³êbokich otworów zosta³o opublikowane w specjalnej serii Profile G³êbokich Otworów Wiertniczych Pañstwowego Instytutu Geologicznego (m. in. Dembowska, Marek 1985; Feldman-Olszewska 2007, 2008; Jaskowiak-Schoneichowa 1973, 1978; Raczyñska 1973a, b; Szyperko-Œliwczyñska 1977; Leszczyñski 2007, 2008; Matyja 2007). Rekonstrukcjê budowy wewnêtrznej kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego opart¹ na reinterpretacji wyników otworów wiertniczych i wyników badañ geofizycznych prezentuj¹ przede wszystkim przekroje sejsmiczno-geologiczne w obrêbie bruzdy œródpolskiej na odcinku pomorskim, kujawskim i gielniowskim (m.in. Dadlez 2001; Dziewiñska, Marek, JóŸwiak 2001; Krzywiec 2000, 2006, 2009; M³ynarski i in. 1979) i mapy tektoniczne

12 (m.in. Dadlez 1998; Znosko 1998). Opracowania te obrazuj¹ obecny kszta³t struktur regionalnych i lokalnych, uwarunkowany ewolucj¹ synsedymentacyjn¹ oraz procesami inwersji i erozji. Dostarczaj¹ one informacji o zmianach mi¹ szoœciowych poszczególnych formacji geologicznych. 2.2. Struktury tektoniczne Wybrane struktury geologiczne pod k¹tem mo liwoœci podziemnego sk³adowania gazu CO 2 s¹ usytuowane na obszarze wypiêtrzonego wa³u pomorsko-kujawskiego i przyleg³ych do niego z obu stron niecek wype³nionych utworami kredy. S¹ to: niecka brze na (niecka pomorska i p³ocka) na pó³nocnym wschodzie oraz niecka szczeciñsko-³ódzka na po³udniowym zachodzie (Dadlez 1998; Znosko 1998; Po aryski 1979). Wa³ œródpolski (pomorsko-kujawski) wy³oni³ siê wzd³u osi pó³nocno-zachodniej i centralnej czêœci bruzdy œródpolskiej w wyniku regionalnej inwersji w najm³odszej kredzie najstarszym trzeciorzêdzie (Dadlez, JóŸwiak, M³ynarski 1997; Krzywiec 2000, 2006; Leszczyñski 2002a, b; Leszczyñski, Dadlez 1999; Œwidrowska, Hakenberg 1999; Œwidrowska i in. 2008). Bruzda œródpolska uformowana w m³odszym permie (Poborski 1960; Wagner 1988, 1994, 1999; Dadlez, Marek, Pokorski 1998) na obszarze pomiêdzy przykrawêdziow¹ obni- on¹ stref¹ platformy prekambryjskiej na pó³nocnym wschodzie a frontem fa³dów orogenezy waryscyjskiej monokliny przedsudeckiej na po³udniowym zachodzie charakteryzowa³a siê wzmo on¹ subsydencj¹, zw³aszcza w permie i dolnym triasie oraz w jurze i kredzie (Szyperko-Teller, Moryc 1988; Deczkowski, Franczyk 1988; Pieñkowski 1997; Dayczak-Calikowska, Moryc 1988; Niemczycka, Brochwicz-Lewiñski 1988; Marek 1988; Jaskowiak- -Schoeneichowa, Krassowska 1988). W najbardziej pogr¹ onych czêœciach bruzdy œródpolskiej (kujawskiej) sp¹g kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego wystêpuje na g³êbokoœci ponad 7500 m. Przed inwersj¹ bruzdy i g³êbok¹ erozj¹ wa³u œródpolskiego sumaryczne mi¹ szoœci permu i mezozoiku mog³y osi¹gn¹æ 10000 11000 m (Marek, Znosko 1972a, b; Kutek, G³azek 1972; Dadlez i in. 1998; Œwidrowska, Hakenberg 1999). Wzmo ona subsydencja bruzdy œródpolskiej by³a w mezozoiku modyfikowana przez procesy tektoniki solnej. W bruÿdzie kujawskiej pierwsze przemieszczenia soli cechsztyñskich rozpoczê³y siê pod koniec triasu œrodkowego, a na wiêksz¹ skalê w czasie póÿnego triasu w karniku, noryku i retyku (Gajewska 1988a, b). Zaznaczy³y siê w tym czasie pierwsze zarysy poduszek i wa³ów solnych, a nawet dosz³o do lokalnych przebiæ (np.wojszyce; Marek 1973; Krzywiec 2006). Nieco póÿniej zaczê³y siê formowaæ pierwsze rowy synsedymentacyjne. DŸwiganie siê struktur solnych i formowanie rowów synsedymentacyjnych rozszerza³o siê diachronicznie w jurze i kredzie na zewn¹trz od obszaru centralnego (Soko³owski 1966; Dadlez, Marek 1969, 1974; Po aryski 1970; Deczkowski, Gajewska 1980).

Ostatni etap aktywnoœci tektonicznej, który doprowadzi³ do regionalnej inwersji bruzdy i do diapiryzacji struktur solnych, mia³ miejsce po mastrychcie i paleogenie, a przed oligocenem. W wyniku poinwersyjnej erozji dÿwigniêtego wa³u œródpolskiego osady kredy górnej zachowa³y siê g³ównie na zewn¹trz dÿwigniêtego wa³u w obrêbie przyleg³ych niecek. Plan strukturalny utworzony w wyniku inwersji bruzdy i œciêcia erozyjnego zobrazowany jest podkenozoicznymi wychodniami osadów g³ównie jury dolnej na wale pomorskim, jury górnej i kredy dolnej na wale kujawskim (Dadlez, Marek, Pokorski 1998, 2000). Centralny obszar tektoniki solnej, w obrêbie którego zgrupowane s¹ struktury solne czêœciowo lub ca³kowicie przebijaj¹ce siê przez nadk³ad mezozoiczny, przypada na kutnowski i gniewkowski blok wa³u kujawskiego i przyleg³¹ do niego strefê niecki mogileñsko- -³ódzkiej oraz przyleg³¹ do wa³u pomorskiego strefê niecki szczeciñskiej (Raczyñska 1987; Marek 1977; Dadlez, Marek 1974; Jaskowiak-Schoeneichowa 1979; Dadlez 2001; Dziewiñska 1974; Skorupa, Dziewiñska 1976; Dziewiñska, Marek, JóŸwiak 2001). Ca³kowicie przebite s³upy solne s¹ reprezentowane przez wysady solne: RogoŸno k. odzi, K³odawa i Izbica, Lubieñ i aniêta, Góra i Inowroc³aw oraz Mogilno, Damas³awek i Wapno. Czêœciowo przebite przez nadk³ad mezozoiczny s³upy i grzebienie solne wystêpuj¹ g³ównie w niecce ³ódzkiej: Strzelno, Gop³o, Ponêtów, Wartkowice i Lutomiersk oraz w niecce szczeciñskiej: Szamotu³y, Cz³opa, Drawno, Grzêzno, Goleniów, Iñsk i Oœwino. Centralny obszar tektoniki solnej jest otoczony przez obszar zdominowany przez nieprzebijaj¹ce siê wa³y i poduszki solne, g³ównie w niecce p³ockiej i na wale kujawskim i po³udniowej czêœci wa³u pomorskiego (Wielgie, Gostynin, Konary, Ciechocinek, Brzeœæ Kujawski, Wojszyce, Je ów, Justynów-Zaosie oraz Szubin, Rokita, Koronowo-Orze³ek- -Debrzno, Pi³a, Czaplinek, Szczecinek i Chodzie -Trzcianka- obez) oraz w niecce ³ódzkiej i szczeciñskiej (Tuszyn, Uniejów, Turek, Trzeœniew, Trzem al, Janowiec i RogoŸno k. Obornik, Huta Szklana, P³awno, Suliszewo, Choszczno, Chabowo, Marianowo, Trzebie ). Obszar tektoniki solnej otoczony jest przez obszar tektoniki niesolnej reprezentowanej w pierwszym rzêdzie przez antykliny wg³êbne i na³o one, rowy synsedymentacyjne i garby paleomorfologiczne (Dadlez, Franczyk 1976). Struktury niesolne skoncentrowane s¹ g³ównie w strefie nadba³tyckiej Koszalin-Ko- ³obrzeg-Kamieñ Pomorski (Dadlez 1993), w niecce pomorskiej w strefie Koszalin-Bobolice-Wierzchowo-Chojnice/Cz³uchów-Bys³aw-Bukowiec-Che³m a-kijewo (Dadlez 1976) oraz w niecce p³ockiej w strefie Golub Dobrzyñ-Lipno-Sierpc-Kamionki, Bielsk-Bodzanów i Dzier anowo, Wyszogród-Sochaczew, Ró yce-kompina-korabiewice, yrów- -Czachówek, a tak e na pó³nocno-wschodniej granicy niecki p³ockiej (rowy tektoniczne uromin-p³oñsk-dêbe (Po aryski 1970; Marek 1983; elichowski 1979)). Struktury tektoniki uskokowej i inwersyjnej grupuj¹ siê równie wzd³u po³udniowo-zachodniej krawêdzi bruzdy œródpolskiej na pograniczu niecki szczeciñsko-³ódzkiej i monokliny przedsudeckiej (rów Poznañ-Oleœnica, Siekierek, Klêki i Kliczkowa; Deczkowski, Gajewska 1980). 13

14 Podkreœliæ nale y, e poza granicami regionalnego rozwoju tektoniki solnej sporadycznie dochodzi³o do lokalnych przebiæ soli towarzysz¹cym uskokom g³ównie w obrêbie rowów synsedymentacyjnych np. Przytor i Kodr¹b na Pomorzu, Golub-Dobrzyñ, Karnkowo, Bielsk-Bodzanów i Korabiewice w niecce p³ockiej i Dêbina w rowie be³chatowskim (D¹browska 1976). 2.3. Potencjalne poziomy zbiornikowe dla podziemnego sk³adowania CO 2 W permomezozoicznym basenie Ni u Polskiego w warunkach epikontynentalnych zalewów morskich z krótkotrwa³ymi regresjami i przerwami odbywa³a siê sedymentacja utworów cechsztynu, triasu, jury i kredy. By³a to przewa nie sedymentacja chemiczna i terygeniczna (trias dolny i górny, jura dolna i œrodkowa, kreda dolna) utworów wêglanowych (trias œrodkowy, jura górna i kreda górna). Produkty dominuj¹cej w cechsztynie sedymentacji chemicznej (anhydryty, sole) jawi³y siê na krótko w zbiorniku dolnego i œrodkowego triasu (anhydryty retu i wapienia muszlowego), w reliktowych zbiornikach kajpru górnego (karniku) oraz na pograniczu jury i kredy (gipsy dolnego beriasu, purbeku). Z przeprowadzonych prac geologiczno-geofizycznych oraz hydrogeochemicznych (Bojarski 1996; Maliszewska 1999) wynika, e w mezozoiku najkorzystniejsze warunki dla podziemnego sk³adowania CO 2 wykazuj¹ piaszczyste poziomy wodonoœne triasu dolnego (pstry piaskowiec dolny i œrodkowy), triasu œrodkowego i górnego (w-wy sulechowskie i piaskowiec trzcinowy), jury dolnej (zw³aszcza pliensbachu i toarsu) oraz kredy dolnej (przede wszystkim barremu-albu œrodkowego). Kreda dolna. G³ówny potencjalny poziom zbiornikowy w profilu dolnej kredy tworz¹ piaskowce formacji mogileñskiej barremu-albu œrodkowego. Zachowane s¹ one w niecce szczeciñskiej, mogileñsko-³ódzkiej oraz w niecce pomorskiej, p³ockiej i lubelskiej. Piaskowce formacji mogileñskiej s¹ uszczelnione utworami kredy górnej wykszta³conymi jako margle, wapienie, opoki i kreda pisz¹ca (Raczyñska 1979; Marek, Raczyñska 1979; Jaskowiak-Schoeneichowa, Krasowska 1988). Jura dolna. Z analizy stratygraficzno-facjalnej mo na s¹dziæ, e najlepsze w³aœciwoœci zbiornikowe wykazuj¹ dwie formacje litostratygraficzne: 1) formacja komorowska (=warstwy s³awêciñskie górne i warstwy bronowskie) domeru pod przykryciem formacji ciechociñskiej (=warstw gryfickich) toarsu dolnego, 2) formacja borucicka (=warstwy kamieñskie) toarsu górnego pod przykryciem utworów drobnoklastycznych jury œrodkowej (zw³aszcza aalenu i bajosu; Dadlez 1978; Ró ycki 1958; Dadlez, Kopik 1972; Deczkowski, Franczyk 1988; Pieñkowski 1997, 2004). Trias dolny. W profilu dolnego scytyku (dolnego pstrego piaskowca) rolê ska³ zbiornikowych mo e spe³niaæ gruboklastyczna seria piaskowcowa formacji ba³tyckiej rozwiniêta w po³udniowej czêœci bruzdy kujawskiej i w obrêbie bruzdy gielniowskiej (Szyperko-Teller, Moryc 1988; Szyperko-Teller 1997). Na obszarze pó³nocno-zachodniej i czêœciowo cen-

tralnej czêœci bruzdy œródpolskiej formacja ta jest reprezentowana przez utwory drobnoklastyczne o z³ych w³aœciwoœciach zbiornikowych. W profilu górnego scytyku (pstrego piaskowca œrodkowego) w kujawskim i gielniowskim segmencie bruzdy wystêpuj¹ w dolnej sekwencji piaszczyste ska³y zbiornikowe w obrêbie formacji pomorskiej. Formacja ta na obszarze bruzdy pomorskiej jest reprezentowana g³ównie przez ska³y wêglanowo-drobnoklastyczne. Z kolei w górnej sekwencji pstrego piaskowca œrodkowego gruboklastyczne ska³y zbiornikowe tworzy formacja po³czyñska wy³¹cznie na obszarze Polski pó³nocno-zachodniej i czêœciowo centralnej. Piaszczyste poziomy zbiornikowe formacji ba³tyckiej i pomorskiej w kujawskiej i gielniowskiej czêœci bruzdy s¹ uszczelnione przez drobnoklastyczne utwory formacji po³czyñskiej, natomiast piaszczyst¹ formacjê po³czyñsk¹ na obszarze bruzdy pomorskiej izoluj¹ ilasto-ewaporatowe ska³y formacji barwickiej wyró nianej w Polsce centralnej i po³udniowo-zachodniej formacja retu (Szyperko-Œliwczyñska 1980; Szyperko-Teller, Moryc 1988; Szyperko-Teller 1997; Mrozek 1975). Trias œrodkowy i górny. Potencjalnymi poziomami zbiornikowymi mog¹ byæ warstwy sulechowskie kajpru dolnego (ladynu) i piaskowca trzcinowego kajpru górnego (karniku); termin kajper œrodkowy wed³ug Tabeli stratygraficznej (Wagner 2008) w niniejszym opracowaniu odpowiada terminowi kajper górny. Warstwy sulechowskie tworz¹ nawzajem przewarstwiaj¹ce siê ska³y ilasto-mu³owcowo-piaszczyste. Osady te tworz¹ doœæ jednorodne pakiety ska³ piaszczystych w dolnej czêœci profilu i ska³ ilastych w czêœci górnej. Œredni udzia³ piaskowców wynosi oko³o 30%. Seriê uszczelniaj¹c¹ stanowi¹ ska³y ilasto-ewaporatowe wy szego kajpru (karniku, noryku i retyku). Poziom zbiornikowy piaskowca trzcinowego buduj¹ piaskowce typowe dla wód rzecznych, rozdzielone wk³adkami ska³ mu³owcowych typowych dla wód jeziornych. W poziomie tym piaskowce wystêpuj¹ w przewadze na obszarze bruzdy pomorskiej (Gajewska 1978, 1988a, b). 15

3. Potencjalne struktury geologiczne do sk³adowania CO 2 W opracowaniu przedstawiono charakterystykê 36 potencjalnych struktur geologicznych do sk³adowania CO 2 w g³êbokich poziomach wodonoœnych kredy dolnej, jury dolnej, triasu górnego, œrodkowego i dolnego Ni u Polskiego. Trzynaœcie z nich jest po³o onych na obszarze niecki brze nej, 15 niecki szczeciñsko-³ódzkiej, a 8 na wale pomorsko- -kujawskim (rys. 1, 2, 3, 4, tab. 1). Rys. 1. Lokalizacja struktur do sk³adowania CO 2 w utworach mezozoiku na Ni u Polskim Fig. 1. The location of structures for the CO 2 storage in the Polish Lowland Mesozoic sediments

17 Tabela 1 Wykaz struktur w niecce brze nej, szczeciñsko-³ódzkiej oraz na wale pomorsko-kujawskim z wyszczególnieniem poziomów zbiornikowych Table 1 List of structures in the Marginal, Szczecin- ódÿ Basin, and the Pomeranian-Kuyavian Swell with specification of the reservoir levels Poziom zbiornikowy Struktura K 1 J 1 T 3 T 1 1 2 3 4 5 6 I. Niecka brze na 1. Antyklina Bielska-Bodzanowa X X 2. Antyklina Bys³awia X 3. Antyklina Che³m y-kijewa X X 4. Antyklina Dzier anowa X X 5. Antyklina Gostynina X 6. Antyklina Kamionek X X 7. Antyklina Koszalina X 8. Antyklina Lipna X X 9. Antyklina Sierpca X X 10. Antyklina Sochaczewa X X 11. Antyklina Wierzchowa X 12. Antyklina Wyszogrodu X 13. Antyklina yrówa-czachówka X II. Niecka szczeciñsko-³ódzka 1. Antyklina Chabowa X X 2. Antyklina Choszczna X 3. Antyklina Huty Szklanej X 4. Antyklina Janowca X X 5. Antyklina Lutomierska X 6. Antyklina Marianowa X X 7. Antyklina Oœwina X X 8. Antyklina Ponêtowa X 9. Antyklina Strzelna X 10. Antyklina Suliszewa X 11. Antyklina Trzebie y X X 12. Antyklina Trzeœniewa X 13. Antyklina Turka X

18 Tabela 1. cd. Table 1. cont. 1 2 3 4 5 6 14. Antyklina Tuszyna X X 15. Antyklina Wartkowic X III. Wa³ pomorsko-kujawski 1. Antyklina Brzeœcia Kujawskiego X 2. Antyklina Debrzna X 3. Antyklina Je owa X X 4. Antyklina Konar X X 5. Antyklina Koronowa X 6. Antyklina Orze³ka X 7. Antyklina Rokity X 8. Antyklina Zaosia X X K 1 kredadolna,j 1 jura dolna, T 3 trias górny, T 1 trias dolny Struktura geologiczna do sk³adowania dwutlenku wêgla w poziomie wodonoœnym rozumiana jest jako forma antyklinalna (antyklina, poduszka solna, s³up solny) obejmuj¹c¹ jeden lub wiêcej poziomów zbiornikowych. Charakterystykê struktur przedstawiono w podziale na trzy czêœci odpowiadaj¹ce jednostkom geologicznym, w których wystêpuj¹ (Dadlez 1998; Narkiewicz, Dadlez 2008): niecka brze na (niecka pomorska i p³ocka), niecka szczeciñsko-³ódzka oraz wa³ pomorsko- -kujawski. Materia³y do charakterystyki prezentowanych struktur pochodzi³y z licznych opracowañ regionalnych i szczegó³owych oraz dokumentacji otworów wiertniczych. Wybrane podstawowe publikacje oraz dokumentacje otworów wiertniczych zosta³y zamieszczone na koñcu opracowania. Przy wyborze struktur do podziemnego sk³adowania CO 2 uwzglêdniono w pierwszym rzêdzie kryterium g³êbokoœciowe, formê tektoniczn¹ struktury, znacz¹c¹ mi¹ szoœæ poziomu zbiornikowego bêd¹cego pod przykryciem warstw s³abo przepuszczalnych (cap rock). Uwzglêdniono te struktury, które zosta³y rozpoznane przynajmniej jednym otworem wiertniczym. Ze wzglêdu na w³aœciwoœci dwutlenku wêgla rozpatrywano struktury, których strop poziomu zbiornikowego zalega na g³êbokoœci oko³o 800 metrów i wiêcej od powierzchni terenu; doln¹ granicê przyjêto na g³êbokoœci oko³o 3000 metrów. Wybrane struktury geologiczne to struktury antyklinalne, niekiedy w formie poduszki solnej (a. Brzeœcia Kujawskiego, Chabowa, Choszczna, Debrzna, Gostynina, Huty Szklanej, Janowca, Je owa, Konar, Koronowa, Marianowa, Orze³ka, Rokity, Suliszewa, Szubina, Trzebie y, Trzeœniewa, Turka, Tuszyna, Zaosia) czy s³upa solnego (a. Lutomierska, Oœwina, Ponêtowa, Strzelna,

19 Rys. 2. Potencjalne struktury do sk³adowania CO 2 na tle zasiêgu utworów kredy dolnej Fig. 2. Potential structures for CO 2 storage in the range of the Lower Cretaceous deposits background Rys. 3. Potencjalne struktury do sk³adowania CO 2 na tle zasiêgu utworów jury dolnej Fig. 3. Potential structures for CO 2 storage in the range of the Lower Jurassic deposits background

20 Rys. 4. Potencjalne struktury do sk³adowania CO 2 na tle zasiêgu utworów triasu Fig. 4. Potential structures for CO 2 storage in the range of the Triassic deposits background Wartkowic). Powierzchnia struktury w po³¹czeniu z mi¹ szoœci¹ warstw poziomu zbiornikowego ma zapewniæ dostateczn¹ pojemnoœæ sk³adowania (kilkadziesi¹t milionów ton i wiêcej). Scharakteryzowane obiekty zosta³y rozpoznane jednym, zwykle kilkoma, a niekiedy kilkunastoma otworami wiertniczymi. Opis ka dej struktury sk³ada siê z trzech czêœci i jest mniej lub bardziej obszerny, co wynika ze stopnia rozpoznania struktury. W pierwszej czêœci scharakteryzowano nastêpuj¹ce elementy: po³o enie, stan rozpoznania badaniami geologicznymi i geofizycznymi (informacje o wykonanych otworach, zdjêciu sejsmiki refleksyjnej), uwagi dotycz¹ce historii rozwoju, wielkoœæ i powierzchniê w odniesieniu do stropu poziomu zbiornikowego, informacje o uskokach i nadk³adzie. Brak niektórych elementów w opisie struktury wynika³ z braku dostatecznej iloœci danych. Charakterystykê struktur uzupe³niono przekrojami geologicznymi. Wykorzystano przekroje geologiczne przez bruzdê œródpolsk¹ zamieszczone w opracowaniu Dadleza (2001), przekroje Dziewiñskiej, Marka i JóŸwiaka (2001) prezentuj¹ce przekroje sejsmiczno-geologiczne przez wa³ kujawski i gielniowski oraz materia³y w³asne opracowane na potrzeby ró nych projektów. Wszystkie wykorzystane przekroje sprowadzono do jednakowej skali pionowej i poziomej. Zaznaczono na nich otwory wiertnicze, które przecinaj¹ liniê przekroju oraz te zrzutowane na przekrój; wyszczególniono poziom zbiornikowy. W drugiej czêœci zamieszczono skrócony opis otworu przewiercaj¹cego strukturê. W przypadku kilku otworów na strukturze, przy wyborze otworu kierowano siê jego po³o eniem

21 wybieraj¹c ten, który usytuowany by³ w pobli u szczytowej czêœci struktury i zawiera³ najpe³niejsz¹ charakterystykê przewiercanych warstw. Opisywane profile zosta³y uzupe³nione w zakresie poziomu zbiornikowego do sk³adowania CO 2 oraz ska³ nadk³adu. W trzeciej, tabelarycznej czêœci przedstawiono podstawowe dane geologiczne charakteryzuj¹ce poziom zbiornikowy (g³êbokoœæ zalegania oraz jego mi¹ szoœæ, udzia³ piaskowców, litologia), nadk³ad i litologiê nadk³adu, uskoki oraz nazwê otworu (rzêdna [m.n.p.m.]) wraz z jego g³êbokoœci¹ ze wskazaniem otworu/otworów usytuowanych w kulminacji struktury. 3.1. Niecka brze na (p³ocka i pomorska) 3.1.1. A n t y k l i n a B i e l s k a B o d z a n o w a (tab. 2, rys. 5, 6) Struktura Bielska Bodzanowa jest po³o ona w niecce p³ockiej, w po³udniowo-zachodniej czêœci bloku P³oñska, oko³o 65 km na SE od W³oc³awka i oko³o 80 km na NW od Warszawy. Jest ona rozpoznana pó³szczegó³owym zdjêciem sejsmiki refleksyjnej oraz kilkoma otworami wiertniczymi obejmuj¹cymi kompleks cechsztyñsko-mezozoiczny i jego pod³o e. W strefie kulminacji Bielska wykonano dwa otwory: Bielsk 1 (3016,4 m jura dolna, karyks) i Bielsk 2 (4800,0 m sylur), a w rejonie Bodzanowa nastêpuj¹ce otwory: Bodzanów Geo 1 (1250,1 m kreda dolna, berias dolny), Bodzanów 1 (2435,0 m jura dolna, toars górny), Bodzanów 2 (2450,0 m jura dolna, toars górny), Bodzanów 3 (3335,0 m trias górny, kajper). Profil po³udniowo-zachodniego skrzyd³a struktury rozpoznano wierceniem Bodzanów IG-1 (5584,0 m kambr œrodkowy). Antyklinalna struktura Bielska Bodzanowa powsta³a w strefie wystêpowania tektonicznych rowów synsedymentacyjnych, szczególnie aktywnych we wczesnej i œrodkowej jurze. W czasie kredowo-trzeciorzêdowej inwersji regionalnej dosz³o do intensywnych przemieszczeñ mas soli cechsztyñskich i ich przebijania siê przez utwory dolnego i œrodkowego triasu. Z analizy planów strukturalnych wynika, e stopieñ zuskokowania kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego silniej zaznacza siê w g³êbszych partiach kompleksu, maleje ku górze i wyraÿnie zanika w utworach górnej jury. Przyjmuj¹c umownie, e zarys antyklinalnej struktury Bielska Bodzanowa okreœla izohipsa sp¹gu albu górnego-cenomanu o wartoœci 1000 m, d³ugoœæ struktury wynosi oko³o 25 km, szerokoœæ oko³o 4 km, a jej powierzchnia oko³o 100 km 2. W obrêbie struktury zaznaczaj¹ siê dwie kulminacje: Bielska i Bodzanowa. Kulminacja Bielska okreœlona jest izohips¹ 950 m, a kulminacja Bodzanowa izohips¹ 900 m. Amplituda skrzyd³a po³udniowo-zachodniego wynosi oko³o 400 m, a skrzyd³a pó³nocno-wschodniego zaledwie 100 m. W planie strukturalnym sp¹gu aalenu w obrêbie struktury Bielska Bodzanowa wydzielaj¹ siê dwie odrêbne antykliny przesuniête wzglêdem siebie i wykazuj¹ce ró ny stopieñ

22 Tabela 2 Dane geologiczne dotycz¹ce utworów do sk³adowania CO 2 w antyklinie Bielska Bodzanowa Table 2 Geological data on the reservoir for CO 2 storage in Bielsk Bodzanów anticline Poziom zbiornikowy G³êbokoœæ zalegania poziomu zbiornikowego i jego mi¹ szoœæ [m] Udzia³ piaskowców w poziomie zbiornikowym Litologia poziomu zbiornikowego Nadk³ad 1. Formacja mogileñska (barrem-alb œrodkowy) 2. Formacja borucicka (toars górny) 1. Bodzanów 1: 1010,5 1162,5 (152,0) 1. Bodzanów 2: 1025,0 1185,0 (160,0) 1. Bodzanów 3: 1096,5 1250,0 (153,5) 1. Bodzanów Geo 1: 1024,0 1177,5 (153,5) 1. Bodzanów IG-1: 1456,0 1620,0 (164,0) 1. Bielsk 1: 1164,0 1325,5 (161,5) 1. Bielsk 2: 1137,0 1298,5 (161,5) 2. Bodzanów 1: 2192,0 >2435,0 (<243,0) 1. Bodzanów 2: 2295,0 >2450,0 (<155,0) 1. Bodzanów 3: 2196,0 2397,5 (201,5) 1. Bodzanów IG-1: 2497,0 2587,5 (90,5) 1. Bielsk 1: 2445,0 2777,0 (332,0) 1. Bielsk 2: 2377,5 2611,5 (234,0) 1. 80% 2. 80% 1. Piaskowce z przerostami i³owców 2. Piaskowce z przerostami i³owców 1. Kreda górna: alb górny-cenoman-mastrycht 2. Jura œrodkowa: aalen-bajos Litologia nadk³adu 1. Wapienie, margle, opoki 2. I³owce, mu³owce z przewarstwieniami piaszczystymi w bajosie Uskoki W dolnej partii kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego (od cechsztynu po jurê) Liczba otworów 7 Nazwa otworu (rzêdna [m n.p.m.]): g³êbokoœæ [m] Otwory (wiertnicze) usytuowane w kulminacji struktury Bodzanów 1 (132,0): 2435,0 Bodzanów 2 (143,0): 2450,0 Bodzanów 3 (147,5): 3335,0 Bodzanów Geo 1 (140,0): 1250,1 Bodzanów IG-1 (120,0): 5854,0 Bielsk 1 (140,0): 3016,4 Bielsk 2 (130,0): 4800,0 Bodzanów 1, Bodzanów 2, Bodzanów Geo 1 kulminacja Bodzanowa Bielsk 1, Bielsk 2 kulminacja Bielska

23 Rys. 5. Przekrój geologiczny przez antyklinê Bielska (na podst. Dziewiñska, Marek, JóŸwiak 2001, ze zmianami autorów) Fig. 5. Geological cross-section of the Bielsk anticline (after Dziewiñska, Marek, JóŸwiak 2001, with authors changes) Rys. 6. Przekrój geologiczny przez antyklinê Bodzanowa (na podst. Dziewiñska, Marek, JóŸwiak 2001 ze zmianami autorów). Objaœnienia jak na rysunku 5 Fig. 6. Geological cross-section of the Bodzanów anticline (after Dziewiñska, Marek, JóŸwiak 2001, with authors changes). Explanations see fig. 5

24 wyniesienia. Szczytow¹ partiê antykliny Bielska wyznacza izohipsa 2250 m, a szczyt antykliny Bodzanowa okreœla izohipsa 2050 m (ró nica wyniesienia wynosi 200 m). Antyklina Bielska zarysowana izohips¹ o wartoœci 2300 m ma oko³o 11 km d³ugoœci, oko³o 2 km szerokoœci, a jej powierzchnia wynosi oko³o 22 km 2, natomiast antyklina Bodzanowa ograniczona od pó³nocnego wschodu g³êboko zakorzenionym uskokiem i okreœlona izohips¹ o wartoœci 2220 m ma oko³o 15 km d³ugoœci i oko³o 2 km szerokoœci, zatem powierzchnia antykliny Bodzanowa wynosi oko³o 30 km 2. Ze szczegó³owej analizy litostratygraficznego profilu i rozwoju strukturalnego cechsztyñsko-mezozoicznego mo na wnioskowaæ, e antyklinalna struktura Bielska Bodzanowa mo e byæ brana pod uwagê jako podziemne sk³adowisko dwutlenku wêgla przede wszystkim w piaskowcowej formacji mogileñskiej barremu-albu œrodkowego o œredniej mi¹ szoœci 160 m. Drugoplanowym, potencjalnym poziomem zbiornikowym s¹ piaskowce formacji borucickiej toarsu górnego o œredniej mi¹ szoœci 200 m. Nadk³ad pierwszego poziomu zbiornikowego tworz¹ utwory marglisto-wapienne i opoki kredy górnej: alb górny-cenoman-mastrycht o mi¹ szoœci ~900,0 1200,0 m. Dla drugiego poziomu seria uszczelniaj¹ca wystêpuje w jurze œrodkowej w przedziale aalen-bajos. S¹ to i³owce i mu³owce z przewarstwieniami piaszczystymi w bajosie, o mi¹ - szoœci > 100 m. Profil geologiczny otworu Bodzanów 3 147,5 m n.p.m. Rok wiercenia 1989 Na podstawie Nocoñ i Wysocka (1990); Marek i Pajchlowa (1997) 0,0 216,5 (216,5 m) czwartorzêd i trzeciorzêd 216,5 1096,5 (880,0 m) kreda górna z albem górnym; nadk³ad utwory marglisto- -wapienne, opoki 1096,5 1296,0 (199,5 m) kreda dolna (alb œrodkowy-walan yn) w tym: 1096,5 1250,0 (153,5 m) alb œrodkowy-barrem (formacja mogileñska poziom zbiornikowy 1) 1096,5 1163,0 (66,5 m) ogniwo kruszwickie: piaskowce z nielicznymi wk³adkami ilastymi 1163,0 1182,5 (19,5 m) ogniwo goplañskie: mu³owce piaszczyste 1182,5 1250,0 (67,5 m) ogniwo pagórczañskie: piaskowce i podrzêdnie piaskowce mu³owcowo-ilaste 1250,0 1296,0 (46,0 m) hoteryw walan yn 1296,0 1939,0 (643,0 m) jura górna (tyton-oksford) 1939,0 2196,0 (257,0 m) jura œrodkowa (kelowej-aalen) 1939,0 2039,5 (100,5 m) kelowej-baton 2039,5 2196,0 (156,5 m) bajos-aalen (nadk³ad) w tym 2177,5 2196,0 (18,5 m) aalen (i³owce i mu³owce) 2196,0 2966,0 (770,0 m) jura dolna (toars-synemur górny)

25 2196,0 2397,5 (201,5 m) toars górny formacja borucicka poziom zbiornikowy 2: piaskowce drobno i œrednioziarniste, podrzêdnie i³owce i mu³owce 2397,5 2966,0 (568,5 m) toars dolny-synemur górny 2966,0 3335,0 (369,0 m) trias górny (kajper górny). 3.1.2. A n t y k l i n a B y s ³ a w i a (tab. 3, rys. 7) Antyklina Bys³awia usytuowana jest w po³udniowo-wschodniej czêœci niecki pomorskiej, oko³o 15 km na SE od miasta Tucholi i oko³o 25 km na NW od Che³mna. Wystêpuje ona w pasie antyklin: Koszalin Bobolice Cz³uchów Bys³aw Korytowo Che³m a zwi¹zanych z systemem uskoków ograniczaj¹cych bruzdê pomorsk¹ od pó³nocnego wschodu. Uskoki te powodowa³y skokowy wzrost mi¹ szoœci w kierunku SW osi bruzdy triasu oraz jury dolnej i œrodkowej. Jest to struktura niesolna uformowana po po³udniowo-zachodniej stronie strefy uskokowej Bys³aw Œwiecie. Charakteryzuje siê silnymi zaburzeniami tektonicznymi utworów triasu dolnego (pstrego piaskowca) oraz du ymi redukcjami mi¹ szoœciowo-stratygraficznymi w szczególnoœci jury dolnej i œrodkowej. Tabela 3 Dane geologiczne dotycz¹ce utworów do sk³adowania CO 2 w antyklinie Bys³awia Table 3 Geological data on the reservoir for CO 2 storage in Bys³aw anticline Poziom zbiornikowy G³êbokoœæ zalegania poziomu zbiornikowego i jego mi¹ szoœæ [m] Formacja mogileñska (barrem-alb œrodkowy) Bys³aw 1: 1138,0 1207,0 (69,0) Bys³aw 2: 608,5 698,0 (89,5) Lubiewo 1: 609,0 690,0 (81,0) Udzia³ piaskowców w poziomie zbiornikowym 85% Litologia poziomu zbiornikowego Nadk³ad Litologia nadk³adu Uskoki Piaskowce z przewarstwieniami i³owców i mu³owców Kreda górna: alb górny-mastrycht Wapienie, margle, opoki i kreda pisz¹ca Ograniczaj¹cy na NE antyklinê Bys³awia w ca³ym kompleksie cechsztyñsko-mezozoicznym Liczba otworów 3 Nazwa otworu (rzêdna [m n.p.m.]): g³êbokoœæ [m] Otwory (wiertnicze) usytuowane w kulminacji struktury Bys³aw 1 (110,0): 1900,0 Bys³aw 2 (105,5): 3303,0 Lubiewo 1 (106,0): 1851,0 Bys³aw 2, Lubiewo 1

26 Rys. 7. Przekrój geologiczny przez antyklinê Bys³awia (na podst. Marek, Pajchlowa 1997, ze zmianami autorów). Objaœnienia jak na rysunku 5 Fig. 7. Geological cross-section of the Bys³aw anticline (after Marek, Pajchlowa 1997, with authors chnages). Explanations see fig. 5 Antyklina Bys³awia jest rozpoznana pó³szczegó³owym zdjêciem sejsmiki refleksyjnej oraz trzema g³êbokimi otworami wiertniczymi: Bys³aw 1 (1900,0 m trias dolny, pstry piaskowiec) zlokalizowany w NE skrzydle, Bys³aw 2 (3303,0 m dewon górny) i Lubiewo 1 (1831,0 m trias dolny, pstry piaskowiec œrodkowy) w centrum antykliny. Wed³ug izohipsy sp¹gu kredy górnej (albu górnego) o wartoœci 600 m d³ugoœæ antykliny wynosi 13 15 km, a szerokoœæ 4 5 km. Powierzchnia antykliny wynosi oko³o 67 km 2. Potencjalnym poziomem zbiornikowym dla podziemnego sk³adowania CO 2 jest formacja mogileñska barremu-albu œrodkowego: Bys³aw 1 na g³êbokoœci 1138,0 1207,0 m (69 m), Bys³aw 2 na g³êbokoœci 608,5 698,0 m (89,5 m) i Lubiewo 1 na g³êbokoœci 609,0 690,0 m (81 m). Œrednia mi¹ szoœæ formacji mogileñskiej wynosi 80 m. Udzia³ piaskowców w poziomie zbiornikowym wynosi 85% (69 m). Nadk³ad stanowi¹ wapienie, margle, opoki i kreda pisz¹ca kredy górnej (alb górny-mastrycht) o mi¹ szoœci 400 900 m. Pewnym mankamentem jest stosunkowo p³ytkie zaleganie formacji mogileñskiej. W g³êbszych partiach antykliny Bys³awia w jurze i w triasie brak jest poziomów zbiornikowych odpowiednich dla podziemnego sk³adowania dwutlenku wêgla. Profil geologiczny otworu Bys³aw 2 105 m n.p.m. Rok wiercenia 1971 Na podstawie Wójcik (1971), Dadlez (1976), Marek (1983) 0,0 177,5 (177,5 m) czwartorzêd + trzeciorzêd 177,5 608,5 (430,5 m) kreda górna (kampan-alb górny); nadk³ad margle, wapienie, opoki, mu³owce

27 608,5 757,5 (149,0 m) kreda dolna (alb œrodkowy-walan yn) 608,5 698,0 (89,5 m) alb œrodkowy-barrem; formacja mogileñska, poziom zbiornikowy 608,5 655,0 (46,5 m) ogniwo kruszwickie piaskowce 655,0 670,0 (15,0 m) ogniwo goplañskie mu³owce piaszczyste 670,0 698,0 (28,0 m) ogniwo pagórczañskie piaskowce 698,0 757,5 (59,5 m) hoteryw-walan yn 757,5 1152,0 (394,5 m) jura górna (tyton dolny-oksford) 1152,0 1340,0 (188,0 m) jura œrodkowa (bajos-aalen) 1340,0 1476,0 (136,0 m) jura dolna (synemur-hetang) 1476,0 1792,0 (316,0 m) trias górny (retyk, noryk-karnik kajper górny) 1792,0 1886,0 (94,0 m) trias œrodkowy (ladyn-anizyk; kajper dolny-wapieñ muszlowy) 1886,0 2581,0 (695,0 m) trias dolny (pstry piaskowiec górny-ret, olenek-ind, pstry piaskowiec œrodkowy i dolny) 2581,0 3137,5 (756,5 m) perm; cechsztyn 3137,5 3303,0 (>165,5 m) dewon górny. 3.1.3. A n t y k l i n a C h e ³ m y K i j e w a (tab. 4, rys. 8) Antyklina Che³m y po³o ona jest w SE czêœci niecki pomorskiej na pograniczu z nieck¹ p³ock¹, oko³o 35 km na NE od Bydgoszczy i oko³o 15 km na SW od miasta Œwiecie. Jest to antyklina niesolna uformowana w wyniku pokredowego dÿwigniêcia bloku Tucholi stanowi¹cego po³udniowo-wschodni¹ czêœæ strefy tektonicznej Koszalin Chojnice Tuchola. Nale y ona do generacji antyklin na³o onych powsta³ych w przed³u eniu g³ównych synsedymentacyjnych uskoków strefy Koszalin Chojnice o kierunku NW-SE. W okresie od wczesnej jury do wczesnej kredy struktura Che³m y mia³a charakter rowu synsedymentacyjnego. W przekroju kompleksu cechsztyñsko-mezozoicznego rów Che³m y zaznacza siê w utworach triasu i jury zrzutem o amplitudzie 600 700 m. Od strony NE przylega do niego zarejestrowane sejsmicznie triasowo-jurajskie podniesienie Kijewa. Antyklina Che³m y jest rozpoznana pó³szczegó³owym zdjêciem sejsmiki refleksyjnej i kilkoma otworami wiertniczymi: Kijewo 1 (1523,0 m jura górna, kimeryd), Che³m a 1 (2506,0 m jura dolna), Koñczewice 1 (1242,0 m jura górna, tyton/kimeryd) oraz Unis³aw IG-1 (5335,0 m dewon), Unis³aw 2 (4988,5 m dewon), Unis³aw IG-2 (5120,0 m dewon) i Unis³aw 4 (4790,0 m dewon). Kulminacja antykliny Che³m y jest wyznaczona izohips¹ sp¹gu kredy górnej 700 m (Kijewo 1 675,0 m, Che³m a 1 702,0 m, Koñczewice 1 787,5 m, Unis³aw 2 791,0 m). Antyklina Che³m y okreœlona jest izohips¹ sp¹gu kredy górnej 800 m ma oko³o 25 km d³ugoœci, oko³o 5 6 km szerokoœci, a jej amplituda wynosi oko³o 150 m. Powierzchnia antykliny wynosi oko³o 130 km 2. Potencjalnym poziomem zbiornikowym s¹ piaskowce formacji mogileñskiej (barrem-alb œrodkowy) o mi¹ szoœci: 128,0 m Kijewo 1, 125,0 m Che³m a 1, 127,5 m Koñczewice 1