Ogólna charakterystyka geologiczno-hydrogeologiczna obszaru badań

Obszar badań związany jest z orogenem Karpat polskich, które geologicznie dzielą się na Karpaty wewnętrzne i Karpaty zewnętrzne (fliszowe).

Karpaty wewnętrzne – niecka podhalańska

Niecka podhalańska, z uwagi na bardzo dobre warunki złoŜowe i eksploatacyjne, naleŜy do najbardziej perspektywicznych rejonów w Polsce do wykorzystania energii geotermalnej.

Niecka podhalańska połoŜona jest w Karpatach wewnętrznych i stanowi cześć większego systemu geotermalnego otaczającego Tatry. Od południa graniczy z Tatrami, od północy z pienińskim pasem skałkowym (Kępińska i Wieczorek, 2011).

Budowa geologiczna oraz warunki hydrogeologiczne niecki podhalańskiej są dobrze rozpoznane dzięki licznym odwiertom (łącznie 21) wykonanym w tym regionie. Niecka podhalańska zbudowana jest z dwóch struktur geologicznych: formacji paleogenu zbudowanej z fliszu podhalańskiego oraz z podścielającej go serii eocenu węglanowego (stanowiącej strop dla skał zbiornikowych wód termalnych) oraz formacji mezozoicznej zawierającej poziomy wód geotermalnych. PoniŜej formacji mezozoicznej znajdują się prawdopodobnie starsze formacje znane z odsłonięć w Tatrach, takie jak: serie metamorficzne trzonu krystalicznego oraz karbońskie granitoidy (Małecka, 2003; Kępińska i Ciągło, 2008). Niecka podhalańska stanowi artezyjski system hydrogeotermalny. Główny obszar zasilania

stanowią Tatry, a pieniński pas skałkowy tworzy barierę nie przepuszczalną dla dalszej migracji wód na północ. Skałami zbiornikowymi są utwory węglanowe eocenu numulitowego oraz węglanowe utwory mezozoiczne (głównie wapienie i dolomity triasu środkowego) (Kępińska, 2003; Kępińska i Ciągło, 2008).

Eocen węglanowy w strefie przytatrzańskiej tworzą utwory węglanowe (wapienie, dolomity, wkładki zlepieńców węglanowych), których miąŜszość dochodzi do 100 m. Wykazuje on dobre właściwości zbiornikowe, jednak z uwagi na płytkie występowanie (maksymalnie ok. 1300 m) temperatura wód nieznacznie przekracza 20 ºC. W centralnej części niecki podhalańskiej eocen węglanowy budują zlepieńce węglanowe z otoczakami skał mezozoicznych. Ze względu na małą miąŜszość tych utworów, znaczenie ich jako skał zbiornikowych jest minimalne. W strefie przypienińskiej (rejon Bańskiej) eocen węglanowy tworzą głównie wapienie i dolomity, ale takŜe margle i łupki. Z uwagi na znaczne głębokości (2600-2800 m) zalegania tych warstw, wody termalne w tych skałach mają temperaturę powyŜej 80 ºC (Kępińska i Wieczorek, 2011).

Utwory mezozoiczne stanowią lepszy zbiornik dla wód termalnych Podhala, zwłaszcza w rejonie Białego Dunajca i Bańskiej. Zbudowane są głównie z wapieni i dolomitów (formacje węglanowe środkowego triasu). Zalegają na duŜych głębokościach (od około 2000 m w rejonie Białego Dunajca do około 2800 m w rejonie Bańskiej), co sprawia, Ŝe temperatura wód termalnych sięga 90 ºC. DuŜa szczelinowatość skał, związana z licznymi uskokami, sprawia, Ŝe odwierty wykonane w rejonie Białego Dunajca i Bańskiej cechuje duŜa wydajność. Skały zbiornikowe od stropu uszczelnione są przez warstwy fliszu podhalańskiego. Uszczelnienie to powoduje, iŜ mimo duŜych ciśnień złoŜowych, na powierzchni niecki podhalańskiej nie występują źródła geotermalne (Kępińska i Wieczorek, 2011).

Karpaty zewnętrzne

Na obszarze Karpat zewnętrznych wody termalne zostały udokumentowane w Rabce-Zdroju, Ustroniu oraz Iwoniczu-Zdroju.

Rejon Rabki-Zdroju

Kotlina Rabczańska otoczona jest pasmami górskimi Gorców, Beskidu Makowskiego oraz Beskidu Orawsko-Podhalańskiego. Wody termalne na terenie Kotliny są pozyskiwane z odwiertu Rabka IG-2 znajdującego się na terenie miejscowości uzdrowiskowej Rabka-Zdrój. Uzdrowisko Rabka połoŜone jest na obszarze płaszczowiny magurskiej, zbudowanej z fliszu

kredowo-paleogeńskiego. PodłoŜe płaszczowiny magurskiej stanowi jednostka grybowska i dukielska (łuski przedmagurskie). Na omawianym obszarze występuje wiele dyslokacji podłuŜnych i poprzecznych (Rajchel, 2011; Rajchel i Czop, 2012).

Bogactwem Rabki są wody chlorkowo-sodowe, jodkowe pozyskiwane obecnie dziewięcioma czynnymi odwiertami. Jednym z tych odwiertów jest odwiert Rabka IG-2, pracujący jako jedyny w warunkach samowypływu. Wody pozyskiwane z odwiertów, zalegają w warstwach łąckich, zbudowanych z margli, piaskowców i łupków oraz w warstwach beloweskich, zbudowanych z łupków i piaskowców cienkoławicowych. Wody chlorkowe migrują z pierwotnych kolektorów, podścielających jednostkę magurską. Obszar zasilania znajduje się w północnej części synkliny Rabki. Według obecnego stanu wiedzy, wody chlorkowe z rejonu Rabki, uwaŜa się za wody dehydratacyjne zmieszane z wodami infiltracyjnymi (Zuber, 2007; Rajchel, 2011; Rajchel i Czop, 2012).

Rejon Ustronia

Ustroń jest miejscowością uzdrowiskową połoŜoną w Beskidzie Śląskim nad rzeką Wisłą. PołoŜony jest na obszarze płaszczowiny śląskiej, zbudowanej z łupków ilastych wapieni cieszyńskich oraz piaskowców dolnej kredy. PodłoŜe płaszczowiny śląskiej stanowi płaszczowina podśląska, której odsłonięcia licznie występują na obszarze Beskidu Śląskiego. Płaszczowinę podśląską tworzą utwory kredowo-paleogeńskie, zbudowane z łupków ilastych, margli, mułowców oraz piaskowców. Solanki geotermalne nawiercone dwoma odwiertami: U-3 oraz U-3A, zalegają w dewońskich wapieniach i dolomitach podścielających płaszczowinę podlaską na głębokości od ok. 1300 m do ok. 1700 m. MiąŜszość tych warstw sięga nawet 250 m. Wody termalne Ustronia powstały w wyniku infiltracji wody opadowej w okresie ciepłego klimatu (Chowaniec, 2009; Białas i Waligóra, 2011).

Rejon Iwonicza-Zdroju

Wody termalne w rejonie Iwonicza-Zdroju zostały stwierdzone w otworach Lubatówka 12 i Lubatówka 14. W latach 90 ubiegłego wieku w ramach poszukiwań ropy naftowej w rejonie Wiśniowej przypadkowo nawiercono wody termalne o temperaturze 84 ºC. ZłoŜa wód termalnych w okolicach Iwonicza zalegają w zbiorniku zamkniętym, co sprawia, Ŝe ich zasoby prawdopodobnie są nieodnawialne (Chowaniec 2005; Rajchel i in., 2011).

Okolice Iwonicza Zdroju połoŜone są w Beskidzie Środkowym na granicy Pogórza Bukowskiego i Beskidu Niskiego. Obszar ten leŜy w obrębie jednostki śląskiej (jedna z płaszczowin Karpat zewnętrznych o charakterze synklinorialnym – tzw. centralna depresja

karpacka), jest wypiętrzony i nosi nazwę antykliny iwonickiej. Antyklina iwonicka stanowi pasmo górskie o długości 40 km i szerokości 5 km, o przebiegu WNW – ESE. Pocięta jest ona licznymi uskokami poprzecznymi i podłuŜnymi. Antyklina iwonicka zbudowana jest z utworów fliszowych paleogenu i kredy górnej. Utwory kredy górnej tworzą piaskowce gruboławicowe przekładane łupkami (tzw. warstwy istebniańskie). Występowanie wód termalnych oraz mineralnych na omawianym terenie związane jest z obecnością utworów fliszowych o względnie duŜej porowatości. Największą porowatością od 8% do 18% cechują się piaskowce cięŜkowickie. W rejonie Iwonicza wyróŜnia się cztery poziomy piaskowca cięŜkowickiego. Poziomy I i II są wieku eoceńskiego, natomiast III i IV wieku paleoceńskiego. W wyniku wypiętrzenia starszych utworów, pomiędzy Iwoniczem a Rymanowem występują odsłonięcia I i II poziomu piaskowca cięŜkowickiego. Wody termalne zalegają na II i III poziomie piaskowca cięŜkowickiego. MiąŜszość III poziomu waha się od 35 m do 65 m, natomiast poziomu II od 60 m do 110 m. Wody termalne i mineralne w rejonie Iwonicza-Zdrój powstały w wyniku mieszania się trzech składowych: wód diagenetycznych, dehydratacyjnych i infiltracyjnych (Uliasz i Mackoś, 2003; Winid i Lewkiewicz-Małysa, 2005; Rajchel i in., 2011).

Sudety

Sudety zbudowane są ze skał krystalicznych, schodkowo obniŜających się ku północnemu-wschodowi. NajwyŜszy poziom stanowi masyw górski Sudetów, a najniŜszy monoklina przedsudecka. Kolejne stopnie skał krystalicznych pokryte są coraz bardziej miąŜszymi warstwami osadów kenozoiku, a monoklina przedsudecka takŜe warstwami paleozoiku i mezozoiku. Wody termalne w Sudetach występują wyłącznie w skałach krystalicznych. Występowanie tych wód jest ściśle związane z wyniesieniami podłoŜa oraz szczelinami w krystalicznym podłoŜu. Wyniesienia stanowią strefy infiltracji opadów i wód powierzchniowych, z kolei uskoki umoŜliwiają głębokie krąŜenie wody, dzięki czemu przepływające wody uzyskują podwyŜszoną temperaturę oraz wzbogacają się w róŜne składniki. Ujęcia wód termalnych znajdują się w trzech miejscowościach: Cieplice Śląskie-Zdrój, Lądek-Zdrój oraz Duszniki-Zdrój. Wody pozyskiwane są ze źródeł bądź z odwiertów (C-1, C-2 w Cieplicach, L-2 w Lądku oraz GT-1 w Dusznikach) (CięŜkowski i Mroczkowska, 1985; Dowgiałło, 2002; Derkowska i Sawicki, 2002; Dowgiałło, 2005).

NiŜ Polski

Z geologicznego punktu widzenia południowa granica NiŜu Polskiego przebiega od Zielonej Góry, przez Legnicę, Wrocław, Opole, Katowice, Kraków, Tarnów po Rzeszów i Przemyśl. Oznacza to, Ŝe obszar ten graniczy z Sudetami, zapadliskiem górnośląskim oraz Karpatami zewnętrznymi. Wody termalne zlokalizowane na obszarze NiŜu Polskiego występują głównie w formacjach mezozoiku. Rolę skał zbiornikowych pełnią skały osadowe (piaski i piaskowce) i węglanowe (wapienie i dolomity). Na przykład w Mszczonowie (odwiert Mszczonów IG-1), wody termalne występują w piaskowcach kredowych na głębokości od 1602 m do 1714 m (temperatura ok. 40 ºC). Podobnie w Uniejowie skały złoŜowe wód termalnych tworzą piaskowce dolnej kredy. Wody termalne Uniejowa (o temperaturze powyŜej 65 ºC) pozyskiwane są trzema odwiertami z głębokości od 1900 m do 2000 m (Bujakowski i in., 2006b; Hajto, 2006).