Przegląd Geologiczny (1999-06) tom 47

Inkluzje fluidalne są małymi porcjami paleofluidów zamkniętych w skałach osadowych w minerałach wypełniających przestrzeń porową. Badano je na dużym obszarze Niżu Polskiego w różnych otworach i różnowiekowych skałach od kambru poprzez dewon, karbon, czerwony spągowiec do cechsztynu. Wyniki zostały usystematyzowane celem ogólnej prezentacji, dyskusji i uwag na przyszłość. Badania inkluzji objęły mikroskopową charakterystykę, obserwacje fluorescencji i katodoluminescencji, mikrotermometrię. Zaobserwowano różne cechy inkluzji w różnych typach cementów. Podsumowując — inkluzje są dwu- lub jednofazowe, raczej małe, rzadkie i trudne do rozróżnienia. Inkluzje ropy zaobserwowano w skałach kambryjskich, metan — w cementach czerwonego spągowca i cechsztynu. Temperatury homogenizacji zmieniaja się wraz z rodzajem minerału, typem inkluzji, wiekiem skały i obszarem. Na przykład — inkluzje ropy z obszaru nadmorskiego mają Th w przedziale 90 - 105^o C, a solanka — 87 - 90^o C. Możliwość zastosowania badań inkluzji fluidalnych jest zmienna. Każdy przypadek należy traktować oddzielnie a przede wszystkim — problem badawczy musi być jasno sformułowany, by móc go rozwiązywać za pomocą inkluzji.

Krynica jest największym polskim uzdrowiskiem, w którym eksploatuje się wody kilku typów chemicznych wypływających z 23 ujęć. Rozwój miejscowości spowodował powstanie wielu sytuacji konfliktowych wynikających z niedostatecznego rozpoznania warunków geologicznych i hydrogeologicznych okolic Krynicy. W celu ich rozwiązania realizowane są kompleksowe prace w ramach projektu badawczego finansowanego przez Komitet Badań Naukowych oraz Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. W pracach udział biorą pracownicy naukowi kilku uczelni z Krakowa i Wrocławia oraz pracownicy przedsiębiorstwa uzdrowiskowego w Krynicy.

Krynica jest usytuowana w południowo-wschodniej części płaszczowiny magurskiej na styku podjednostki sądeckiej (bystrzyckiej) i krynickiej (ryc. 1). W strefie sądeckiej (NE ) występują wyłącznie utwory formacji magurskiej wieku środkowo-górno-eoceńskiego. Należy do nich ogniwo z Maszkowic (piaskowce gruboławicowe), ogniwo łupków z Mniszka (łupki pstre i cienkoławicowy flisz) oraz ogniwo piaskowców popradzkich („piaskowce zuberowskie”). Do strefy krynickiej należą paleoceńsko-środkowo-eoceńskie utwory formacji szczawnickiej (cienko- i średnioławicowy flisz), zarzeckiej (cienkoławicowy flisz z ogniwem piaskowców krynickich) oraz formacja magurska (piaskowce gruboławicowe). Podjednostki sądecka (bystrzycka) oraz krynicka kontaktują ze sobą wzdłuż prawie pionowego uskoku inwersyjnego, zapadającego na NE. Uskoki poprzeczne o kierunku NE–SW dzielą obie podjednostki na kilka bloków. Między Czarnym Potokiem a Słotwinami wąski pół-rów tektoniczny towarzyszy uskokowi słotwińskiemu.

Analiza składu chemicznego wód podziemnych Krynicy pozwoliła na wydzielenie ośmiu typów hydrochemicznych wód, formujących się w odmiennych warunkach. Najbardziej precyzyjną metodą wydzielenia typów hydrochemicznych okazała się analiza wykresów zależności mineralizacji od zawartości głównych jonów. Największe podobieństwo zaobserwowano dla par ujęć: Jan A i Jan B, nr 1 i nr 7, Zuber I i Zuber IV.

W listopadzie 1997 r. wykonano pomiary przepływu w rzece Kryniczance oraz jej głównych dopływach. Pozwoliło to na oszacowanie wielkości odpływu podziemnego ze zlewni Kryniczanki. Dla całej zlewni moduł odpływu podziemnego wyniósł 6,9 dm3/skm2, a dla zlewni cząstkowych wyniósł od 0,5 do 11,6 dm3/skm2. Najwyższymi modułami odpływu podziemnego charakteryzują się zlewnie Słotwińskiego Potoku i Palenicy. Znaczny wpływ na wielkość odpływu podziemnego ma budowa geologiczna. Stwierdzono większą wodonośność skał strefy sądeckiej w porównaniu do strefy krynickiej.

Zwrócono uwagę na problemy związane z ilościową interpretacją mierzonego składu izotopowego węgla w rozpuszczonych węglanach. Zaproponowano metodę określania składu izotopowego fazy gazowej w oparciu o pomiar całkowitego, rozpuszczonego w wodzie węgla, wskazując równocześnie na wiele warunków, jakie muszą być w tym celu spełnione. Najważniejsze z nich to: poprawny pobór próbki na ujęciu, pełna izolacja próbki od atmosfery od momentu poboru do chwili pomiaru spektrometrem masowym, oraz normalizacja obliczeń numerycznych do tych samych warunków hydrochemicznych dla różnych wód.

Zmienne stężenia trytu w opadach powodują także zmienności w płytkich wodach podziemnych. W celu otrzymania wieków trytowych (czasów przepływu), te zmienności mogą być interpretowane za pomocą prostych modeli blokowych, jak np. model eksponencjalny, kombinowany model eksponencjalno-tłokowy i model dyspersyjny. W skałach porowych, odpowiednio dobrany model daje wiek trytowy, który jest równy średniemu czasowi przepływu wody w systemie. W skałach szczelinowatych, cząsteczki wody z trytem dyfundują do wody stagnacyjnej w mikroporach bloków skalnych, dając w efekcie większe wieki niż czasy przepływu wody mobilnej w szczelinach. Dla znanej mikroporowatości, można obliczyć współczynnik filtracji bez jakiejkolwiek znajomości parametrów szczelin.

W Krynicy Zdroju występuje kilka typów wód mineralnych. Wszystkie główne źródła zawierają młodszą komponentę wody z trytem i starszą bez trytu. Wysokość położenia obszarów zasilania znaleziona z wysokościowego efektu izotopowego w kombinacji z wiekami trytowymi pozwoliły w przybliżeniu określić regionalne wartości współczynnika filtracji i objętości systemów drenowanych przez źródła. Odwierty udostępniają wody o wiekach w granicach od wartości porównywalnych z wiekami wód źródlanych (kilkadziesiąt lat) do wieków glacjalnych. W niektórych przypadkach uzyskane wieki trytowe nie są jednoznacznie określone przez modele wskutek zbyt dużej liczby dopasowywanych parametrów. Obszary zasilania położone są na wschodniej stronie Kryniczanki, co oznacza, że dla ich ochrony rozwój uzdrowiska powinien być ukierunkowany na zachodnią stronę.

W artykule przedstawiono problem zagospodarowania dwutlenku węgla wydobywanego z odwiertów „Zuber“ w Krynicy. Omówiono zagadnienie eksploatacji i pomiarów w odwiertach Zuber I, II, III i IV. Przedstawiono propozycję modyfikacji instalacji dla zagospodarowania CO₂ w Krynicy. Wiele uwagi w pracy poświęcono zagadnieniu odsiarczania dwutlenku węgla. Na podstawie przeprowadzonych badań w skali półtechnicznej, przy użyciu sit molekularnych i węgla aktywnego jako adsorbentów, do praktycznego zastosowania wytypowano węgiel aktywny impregnowany jodkiem potasu. W końcowej części artykułu, na podstawie badań hydrodynamicznych i bieżących pomiarów stacjonarnych, ustalono warunki próbnej eksploatacji dla odwiertów Zuber I i II.

Pierwsze badania wód mineralnych Krynicy pochodzą już sprzed 200 lat. Od lat sześćdziesiątych naszego wieku prowadzi się regularny monitoring tych wód. Zgromadzono już ponad 150 000 informacji w czterech bazach danych.

Mapa numeryczna jest realizowana w środowisku graficznym MicroStation, przy wykorzystaniu aplikacji BIPROGEO S.A. o nazwie mapatop. Jest ona wykonywana na tej samej platformie graficznej co mapa hydrogeologiczna Polski 1 : 50 000 i podstawowe mapy geodezyjne dla tego terenu. Obejmuje ona obszar ok. 5 000 ha i jest tworzona na bazie mapy topograficznej w skali 1 : 10 000. Dotychczasowa realizacja mapy numerycznej objęła mapę topograficzną zlewni rzeki Kryniczanki, numeryczny model terenu (trójwymiarowy model terenu), mapę geologiczną, sieć instalacji wód mineralnych i CO₂.