Badania izotopowe wody dopływającej do poprzeczni Mina na poz. IV Kopalni Soli „Wieliczka” wykonane w latach 1991-2007: wyniki i ich interpr etacja

• Autorzy: Duliński M. , Brudnik K.

Warianty tytułu

EN

Isotopic investigations of the inflow to Mina crosswise at level IV of the „Wieliczka” Salt Mine during the period 1991-2007: results and their interpretation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania izotopowe wycieku w poprzeczni Mina (W IV- 27) na IV poziomie kopalni soli „Wieliczka” zapoczątkowano w październiku 1991 roku i prowadzono nieprzerwanie do momentu likwidacji wycieku w październiku 2007 roku. Rutynowo obejmowały one analizy składu izotopowego wody (d18O, d2H) i stężenia trytu. Trzykrotnie wykonano oznaczenia składu izotopowego węgla (d13C) oraz aktywności radiowęgla (14C) w rozpuszczonych węglanach. Badania składu izotopowego początkowo wskazywały na dopływ do wycieku wód zasilanych w chłodniejszych warunkach klimatycznych w stosunku do panujących obecnie, lub zdominowanych przez takie wody (tzw. wody „glacjalne”). Z biegiem czasu skład izotopowy uległ przesunięciu w kierunku składu wód współczesnej infiltracji. W całym okresie obserwacji skład izotopowy wykazywał znaczące fluktuacje, potwierdzające złożoność warunków hydrogeologicznych w sąsiedztwie wycieku, stwierdzonych w oparciu o badania znacznikowe na przedpolu poprzeczni Mina. W latach 1991-2007 wykonano łącznie 35 oznaczeń stężenia trytu w wodzie z wycieku. Ich rezultaty stały się podstawą do próby zastosowania modeli komorowych w celu określenia warunków i parametrów przepływu wody przy użyciu programu FLOWPC. Dokładny wgląd w dynamikę dopływu wód do poprzeczni oraz w strukturę danych izotopowych, wraz z postępującym rozwojem wiedzy na temat warunków przepływu wód podziemnych w obszarze zbiornika GZWP-451 zmusił do rewizji poglądów na temat interpretacji danych izotopowych. W latach 1992, 1993 i 2004 wykonano analizy składu izotopowego węgla d13C oraz aktywności 14C w rozpuszczonych węglanach pochodzenia nieorganicznego. Aktywność 14C systematycznie rosła, świadcząc o dopływie do wycieku coraz młodszej wody. Skład izotopowy węgla odzwierciedlał wartości mieszczące się w przedziałach typowych dla układów węglanowych formowanych przy udziale glebowego CO2, zmodyfikowanych w wyniku procesów rozkładu martwej materii organicznej. W prezentowanej pracy zestawiono wszystkie wyniki analiz izotopowych wykonane na przestrzeni lat 1991-2007 dla wycieku W IV-27 w poprzeczni Mina. Przedstawiona interpretacja wyników jest podsumowaniem i zwieńczeniem prac związanych z tym wyciekiem.

EN

Isotope investigations of water inflow to the Mina crosswise (W IV-27) located at the level IV of the „Wieliczka” salt mine started in October 1991. They were conducted regularly until October 2007, when the leak was stopped completely. Routine measurements included analyses of oxygen and hydrogen stable isotope composition of water (d18O, d2H) and tritium concentration. Three analyses of d13C and 14C in total dissolved inorganic carbon had been performed during the lifetime of the inflow. Initially, stable isotope composition of water indicated presence of water recharged in colder climate when compared to present-day conditions. Over time, this composition shifted towards the values typical for waters of modern infiltration. Over the entire period of observations the isotopic composition of inflowing water revealed significant fluctuations, indicating complexity of hydrogeological conditions in the vicinity of the Mina crosswise. During the period 1991 – 2007, a total of 35 determinations of tritium content had been made. Tritium data were used in numerical modeling of flow conditions using lumped parameter models (FLOWPC code). Detailed considerations of the dynamics of the inflow and the structure of isotope data forced the revision of previous interpretation. Analyses of 13C and 14C content in the total dissolved inorganic carbon pool were performed in 1992, 1993 and 2004. Activity of 14C has been increasing over this time period, indicating gradual freshening of the inflow. Stable carbon isotope composition (d13C) reflected values typical for carbonate solutions formed with participation of soil CO2, modified by processes of the dead organic matter decomposition. In a paper results of all isotope analyses performed during the existence of inflow to the Mina crosswise are presented and their new interpretation is proposed.

Słowa kluczowe

PL

poprzecznia Mina; skład izotopowy wody; tryt; radiowęgiel

EN

Mina crosswise; isotopic composition of water; tritium; radiocarbon

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Górnictwa Solnego
• Czasopismo: Przegląd Solny
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 13
• Strony: 24--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Duliński M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Brudnik K.

• Kopalnia Soli „Wieliczka” Spółka Akcyjna, Park Kingi 1, 32-020 Wieliczka

Bibliografia

• BRUDNIK K., CZOP M., MOTYKA J., d’OBYRN K., ROGOŻ M., WITCZAK S., 2010. The complex hydrogeology of the unique Wieliczka salt mine. Prz. Geol., 59(9/1): 787-796.
• DULINSKI M., ROZANSKI K., KUC T., GORCZYCA Z., KANIA J., KAPUSTA M., 2013. Evolution of radiocarbon in a sandy aquifer across large temporal and spatial scales: case study from southern Poland. Radiocarbon, 55(2-3): 905-919.
• DULIŃSKI M., RÓŻAŃSKI K., BRUDNIK K., KOLONKO P., TADYCH J., 2014. Isotope monitoring of water appearances in salt mines: The Polish experience. [In:] Natural Analogues for Safety Cases of Repositories in Rock Salt. “Salt Club” Workshop Proceedings, Braunschweig, Germany, 5-7 September 2012. NEA/RWM/R(2013)10: 123-131.
• d’OBYRN K., PRZYBYŁO J., ZUBER A., 1995. Wyniki badań znacznikowych w otworach na przedpolu poprzeczni „Mina” kopalni soli w Wieliczce. Współczesne Problemy Hydrogeologii, tom VII, Kraków-Krynica: 135-142.
• d’OBYRN K., BRUDNIK K., 2011. Wyniki monitoringu hydrogeologicznego w Kopalni Soli „Wieliczka” po zamknięciu dopływu wody w poprzeczni Mina na poz. IV. Przegląd Górniczy, 6:90-96.
• GARLICKI A., WILK Z., 1993. Geologiczne i hydrogeologiczne tło awarii na poziomie IV Kopalni Soli Wieliczka. Prz. Geol., 41(3):183-192.
• GARLICKI A., PULINA M., RÓŻKOWSKI J., 1996. Wpływ zjawisk krasowych na zagrożenie wodne kopalni soli Wieliczka. Prz. Geol., 44(10): 1032-1038.
• GEYER S., GRABCZAK J., ŚLIWKA I.,, ZUBER A., 1993. Zastosowanie C-14 w substancjach organicznych oraz związków chlorowcowych do identyfikacji wieku wód na przykładzie kopalni soli „Wieliczka”. (w) Współczesne problemy hydrogeologii. Wyd. „SUDETY”, Wrocław, 353-357.
• KAPUSTA M., 2012. Datowanie wód podziemnych z wykorzystaniem radiowęgla – zagadnienia metodyczne i zastosowanie. Praca doktorska, WGGiOŚ AGH Kraków: str. 87.
• MAŁOSZEWSKI P., ZUBER A., 1996. Lumped parameter models for the interpretation of environmental tracer data. [In:] Manual on Mathematical Models in Isotope Hydrology. IAEA-TECDOC-910, IAEA Vienna: 9-58.
• MOTYKA J., BORCZAK S., 1992. Wykonanie badań laboratoryjnych własności hydrogeologicznych piaskowca z warstw chodenickich z otworu R-II. Maszynopis Archiwum Działu Geologicznego Kopalni Soli „Wieliczka”.
• NAŁĘCKI P., 1995. Warunki hydrogeologiczne. [w:] Mazurkiewicz M., red. Kompleksowa koncepcja zabezpieczenia zabytkowej kopalni soli Wieliczka przed zagrożeniem wodnym. Studium możliwości likwidacji zagrożenia wodnego dla zabytkowej kopalni soli Wieliczka za pomocą bariery drenażowej lub ekranu izolującego. PBZ 066-01. Maszynopis Archiwum Działu Geologicznego Kopalni Soli „Wieliczka”.
• RÓŻAŃSKI K., ZUBER A., 2000. Wody infiltracji glacjalnej w Europie - mit czy rzeczywistość. Prz. Geol., 48(9): 796-803.
• ZUBER A., DULIŃSKI M., 2004. Badania izotopowe wód kopalnianych Wieliczki wykonane w latach 1973 – 2004: rezultaty i ich interpretacja. WFiIS AGH Kraków, opracowanie dla KS „Wieliczka” S.A. (niepubl.): 36 str.
• ZUBER A. (red.), 2007. Metody znacznikowe w badaniach hydrogeologicznych. Poradnik metodyczny. Oficyna Wyd. Pol. Wrocł., Wrocław 2007: 402 str.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).