n v i e r s i t y o f W r o c l a w WARSZTATY SPITSBERGEŃSKIE U P o l a r E x p e d i t o i s n Tomasz OLICHWER, Robert TARKA ŹRÓDŁA SPITSBERGENU 5.2.2006 WROCŁAW
Źródła na Spitsbergenie Na Spitsbergenie występują 3 typy źródeł:. wody płytkiego krążenia związane z topnieniem warstwy permafrostu (temperatura wody bliska 0 o C) 2. źródła związane z krążeniem wody pod permafrostem. Wody podziemne zasilane są z ciepłych partii lodowca, gdzie nie występuje permafrost. Wody te wypływają jako wydajne źródła krasowe lub przy niewielkiej wydajności jako pingo. Większość tego typu źródeł ma temperaturę - 4 o C 3. źródła termalne związane z głęboki krążeniem wody. Temperatura wody w granicach 5 i więcej o C.
Trzy główne geologiczne jednostki Krystaliczne podłoże Metamorficzne i wulkaniczne wypiętrzone podczas orogenezy kaledońskiej (40-440 mln lat temu) Pokrywa skał osadowych dewon piaskowce, zlepieńce, mułowce karbon, perm wapienie mezozoik, trzeciorzęd piaskowce, mułowce Osady nieskonsolidowane czwartorzędowe osady powstałe podczas ostatniego zlodowacenia 0 000 lat temu (moreny, osady rzeczne, plażowe, piargi) trzeciorzęd-czwartorzęd działalność wulkaniczna (pozostałości jej znane dotąd z pł. Spitsbergenu) źródła termalne źródła krasowe źródła termokrasowe
Północny i środkowy Spitsbergen 2 3 4 5
2. Źródła Troll. Źródła Jotun i źródło Gygre Najdalej na północ położone źródła termalne na świecie (79,5N ) Źródła zostały udokumentowane pod koniec XIX wieku. Zanotowano temperaturę wody w źródłach Jotun 24,5 o C i w źródłach Troll 28,3 o C. Mineralizacja ich wynosi od 990 (Troll) do 2400 mg/dm 3 (Jotun)
3. Źródła Blomstrand Źródło krasowe Jakobs
4. Źródła w fiordzie Tempel Wypływy wody termalnej na dnie Tempelfjoru 5. Jeziorka termokrasowe na równinie Vardeborg i źródła mineralne w dolinie Kongress Longyerbyen
Rejon Hornsundu 6 Raudfjellet Baranówka 8 7 Panorama Orvin Baza PAN 9 Rasstupet
6. Źródła pod górą Raud Źródła odkryte w 973 przez ekspedycje Uniwersytetu Wrocławskiego kierowana przez S. Baranowskiego u podnóża Raudfjellet. Jest to strefa wypływów przy brzegu lodowca Torella. A. Źródła termalne o temperaturze na wypływie,9 o C i mineralizacji 230 mg/dm 3. B. Źródła o podwyższonej mineralizacji 600 mg/dm 3 i temperaturze wody 6,9 o C. B A
7. Źródło Orvin a Źródło termalne opisane w 944 roku przez Orvina. Wypływa u postawy góry Gnäl (Gnälberget) ze żwirowych osadów brzegowych. Temperatura wody 3 o C, mineralizacja 380 mg/dm 3.
8. Źródło Panorama w Zatoce Burger Źródła odkryte 2.07.2006 roku w vestre Burgerbukta przez załogę rejsu na jachcie Panorama i uczestników wrocławskiej wyprawy polarnej. Wypływ krasowy u podnóża pionowej ściany Grzbietu Sofie (Sofiekammen) Temperatura wody 2,2 o C, mineralizacja 40 mg/dm 3.
9. Źródła pod Rasstupet 6 wywierzysk krasowych wypływających pod ścianą Rasstupet Łączna wydajność ok.,5 m 3 /s. temperatura wody 2,7 o C, mineralizacja 470 mg/dm 3.
Sörkapp Björnbein Trollosen Olsok
8. Źródła na terasie Björnbein Źródła termalne wypływające na szerokiej podniesionej terasie morskiej. Temperatura wody 3,9 o C. Mineralizacja wody wynosi 350 mg/dm 3
9. Źródło Trollosen Największe źródło na Spitsbergenie o wydajności około 8 m 3 /s. Wypływa z jaskini o szerokości 4 m. Temperatura wody 3,4 o C, a mineralizacja 640 mg/dm 3
0. Źródło Olsok Strefa wypływu wody przy morenie bocznej lodowca Olsok (Olsokbreen). Wydajność 50-450 l/s, temperatura wody 9,3 o C. Mineralizacja 4030 mg/dm 3 najwyższa w źródle na Spitsbergenie
Wiek źródeł wg Langangena źródła termalne nie są starsze niż 4-6,5 tys. lat wg Listøla wiele obecnych źródeł i pingo na Spitsbergenie początkowo powstawało poniżej poziomu morza, stąd mogą być one o wiele starsze, a ich wiek jest porównywalny z wiekiem wulkanizmu trzeciorzędowoczwartorzędowego.
Skład chemiczny wód źródlanych HCO 3 Cl SO 4 południowy Spitsbergen K Na Mg Ca Raud A Orvin (Hornsund) Björnbein (Sörkapp) Troll A Tw,9 o C PEW 372 ms/cm ph- 8,52 północny Spitsbergen Troll B Tw 3,0 o C PEW 665 ms/cm ph- 8,06 Jotun Tw 3,9 o C PEW 509 ms/cm ph- 8,42 Tw 25,6 o C ph- 6,83 Tw 9,4 o C ph- 6,78 Tw 23,0 o C ph- 6,67
Cl HCO 3 SO 4 Rasstupet (Hornsund) Panorama (Hornsund) K Na Mg Ca Trollosen (Sörkapp) Tw 2,7 o C PEW 774 ms/cm ph- 7,69 Olsok (Sörkapp) Tw 2,2 o C PEW 52 ms/cm ph- 6,76 Raud B Tw 3,4 o C PEW 350 ms/cm ph- 7,43 Tw 9,3 o C PEW 5450 ms/cm ph- 6,96 Tw 6,9 o C PEW 845 ms/cm ph- 7,63 Bratteg 5 K K2 Tw 2,5 o C PEW 45 ms/cm ph- 7,0 Tw 3,6 o C ph- 7,00 Tw 0,2 o C ph- 7,97
SO 4 00 SO 4 + Cl Ca + Mg HCO 3 Ca Cl 0 0 Mg 00 0 0 00 Na Na + K Mg HCO 3 SO 4 00 00 Ca 0 0 Cl 00
TDS [mg/dm 3 ] TDS [mg/dm 3 ] wody morskie wody morskie 0000 0000 000 00 K2 Raud BK Burger Olsok Jotun Troll Troll A B Trollosen Rasstupet BjornbeinOrvin Raud A 000 00 Troll Troll A B K Raud B Rasstupet Bjornbein Orvin K2 Raud A Burger Jotun Olsok Trollosen Bratteg 5 Bratteg 5 0 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Na/(Na+Ca) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Cl/(Cl+HCO 3 )
Na/K Na/Si Na/Cl Br/Cl 2 0.005 Rasstupet.6 K 0.004 Bratteg 5.2 Rasstupet Bjornbein Troll B Troll A 0.003 sea Trollosen Olsok Troll B woda morska Troll A 0.8 0.4 Raud B Raud A Trollosen seaburger Olsok Orvin K2 Bratteg 5 Jotun woda morska 0.002 0.00 K2 Burger Orvin Jotun 0 30 20 0 0 0 20 30 Tw [ o C] sea K2 Trollosen Olsok Orvin Rasstupet K Burger Raud B Raud A Bjornbein woda morska Troll B Troll A Jotun K 0 Raud B Raud Bjornbein A 0 0 20 30 000 Tw [ o C] Olsok Trollosen 00 0 K2 Rasstupet Burger Bratteg 5 K Orvin Raud Bjornbein A Raud B Troll B Jotun Troll A 0 Bratteg 5 0 0 20 30 Tw [ o C] 0 0 20 30 Tw [ o C]
Mg/Na SiO 2 [mg/dm 3 ] 00 Jotun Troll B Troll A 0 K Bjornbein Raud Orvin A Raud B Olsok Trollosen Burger K2 Rasstupet 0 0. Bratteg 5 0 00 000 0000 TDS [mg/dm 3 ] K2 Bratteg 5 Burger Raud B 0. K Rasstupet Raud Orvin A Bjornbein Troll B Troll A Trollosen Olsok Jotun 0.0 0 0 20 30 TDS [mg/dm 3 ]
Ca [mg/dm 3 ] Cl [mg/dm 3 ] K [mg/dm 3 ] Mg [mg/dm 3 ] 00 Jotun Olsok 00 0 Trollosen Troll B Troll A Raud Olsok B Troll A Troll Jotun B Bjornbein Rasstupet K Raud Orvin B Raud A 0 Orvin Rasstupet K Trollosen Raud ABjornbein Bratteg 5 Burger Burger K2 0. K2 0 00 000 0000 Na [mg/dm 3 ] Bratteg 5 0 00 000 Ca [mg/dm 3 ] 0000 000 Olsok 00 0 K2 Bratteg 5 Burger Raud B K Bjornbein Orvin Raud ARasstupet Olsok Troll Troll AB Jotun Trollosen 000 00 0 Bratteg 5 Rasstupet Orvin Raud ABjornbein Raud B K Burger K2 Jotun Trollosen Troll B Troll A 0 00 000 0000 Na [mg/dm 3 ] 0 00 000 Ca [mg/dm 3 ]
Geotermometry Obliczona temperatura wody ( o C) na podstawie wybranych geotermometrów Punkt Na/K Na-K-Ca Na-K-Ca b=/3 b=4/3 Raud A 42 7 0 Orvin 24 62 7 Sork C 87 20 7 Olsok 2 74 68 Troll A 44 87 56 Troll B 39 86 64 Jotun 47 98 88
X X X X X X 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 0 50 00 50 200 250 Temperatura [ o C] 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 Raud A Olsok 0 50 00 50 200 250 Temperatura [ o C] 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 Orvin 0 50 00 50 200 250 Temperatura [ o C] Troll A 0 50 00 50 200 250 Temperatura [ o C] 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 X(entalpia) X(kwarc) X(Na/K) Bjornbein 0 50 00 50 200 250 Temperatura [ o C] Jotun 0 50 00 50 200 250 Temperatura [ o C]
Zmiany cech fizycznych i chemicznych wody w źródłach Temperatury ph
HCO3 Cl SO4 Ca Mg Na+K PEW SiO2 0. 0 983 2006 2003 HCO3 Cl SO4 Ca Mg Na+K PEW SiO2 0. 0 986 2006 980 972 HCO3 Cl SO4 Ca Mg Na+K PEW SiO2 0. 0 00 973 2006 979 HCO3 Cl SO4 Ca Mg Na+K PEW SiO2 0. 0 00 986 2006 979 973 Raud A Orvin Olsok Bjornbenin HCO3 Cl SO4 Ca Mg Na+K PEW SiO2 0. 0 986 2006 979 973 Trollosen HCO3 Cl SO4 Ca Mg Na+K PEW SiO2 0. 0 983 2006 Raud B
Podsumowanie. Źródła termalne na Spitsbergenie występują na strefach uskokowych powstałych w czasie trzeciorzędowych ruchów, mających jednak wcześniejsze założenia. Strefy te są miejscami głębokiego krążenia wody. 2. Skład chemiczny wód termalnych na północnym Spitsbergenie pochodzi od kopalnej wody morskiej, który następnie modyfikowany jest przez interakcje pomiędzy woda a skałą oraz przez rozcieńczanie wodami opadowymi i z topnienia permafrostu oraz wodą morską. 3. Wody termalne na południowym Spitsbergenie charakteryzują się niższą mineralizacją. Są to współczesne wody uczestniczące w głębokim krążeniu, których skład chemiczny jest następnie modyfikowany przez rozcieńczanie wodami opadowymi i z topnienia permafrostu oraz w niewielkim stopniu wodą morską. 4. Udział wód płytkiego krążenia w wodach źródlanych wynosi od 60-90% na północy do ponad 90% w wodach na południu Spitsbergenu.
5. Na podstawie geotermometrów można przyjąć, że źródła termalne są zasilane przez gorące wody o temperaturze od 20 do 90 o C. Przyjmując stopień geotermiczny 0,079 o C/m odpowiada to głębokości,5-2,4 km. 6. Źródła termalne wykazują dużą stałość temperatury, zarówno w czasie roku jak i w wieloleciu 7. Największe czasowe zmiany w składzie chemiczny wody zaobserwowano w źródle Orvina (następuje wzrost koncentracji poszczególnych jonów oraz temperatury wody), oraz źródłach Björnbein (obniżenie temperatury jako wynik zmniejszenia dopływu wód termalnych).
Dziękujemy za uwagę