Brines from the Mesozoic formations of northern and central Poland as a prospective source of chemical raw materials

• Autorzy: Uliasz-Misiak B. , Winid B.

Identyfikatory

DOI

10.24425/118655

Warianty tytułu

PL

Solanki z utworów mezozoicznych północnej i środkowej Polski jako potencjalne źródło surowców chemicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polish brines are highly mineralized and can potentially be used for recovery of selected useful elements such as magnesium and potassium. They also contain a number of other elements, including iodine, bromine, boron, and strontium. The results of the examination of the chemical composition of groundwater from the Mesozoic formations (bromine, iodine, lithium, magnesium, and strontium content) of northern and central Poland were analyzed. The basic statistical parameters of the content of these elements (Br, I, Mg) in brines of the Triassic, Jurassic, and Cretaceous deposits and the content of lithium and strontium in waters of the entire Mesozoic formations were determined. In order to indicate aquifers that are the most suitable for the recovery of bromine, iodine, lithium, magnesium, and strontium, the relationship between concentrations and the depth of retention and dependencies between selected chemical components of these waters were analyzed. It has been found that the mineralization and concentrations of magnesium, bromine, and iodine increase with the age of aquifers, where these waters occur. Triassic waters are the most prospective for bromine and magnesium recovery among all analyzed aquifers. Furthermore, a relationship between the content of bromine, strontium, and magnesium has also been observed. The increase in thecontent of individual elements observed for lithium, strontium, and bromine with the increasing depth indicates a potential abundance of waters occurring at significant depths. The presented analysis is an approximation of the content of bromine, iodine, lithium, magnesium, and strontium; however, it may be the basis for further studies on the perspectives of using brines from the Mesozoic deposits of central and northern Poland as a source of chemical raw materials.

PL

W Polsce występują solanki o wysokich mineralizacjach, które mogą być potencjalnie wykorzystywane do odzysku wybranych pierwiastków użytecznych takich jak np. magnez, potas. Mogą one również zawierać szereg innych pierwiastków, jak np. jod, brom, bor, stront. Przeanalizowano wyniki badań chemizmu wód podziemnych z utworów mezozoicznych z obszaru Polski północnej i środkowej pod kątem zawartości: bromu, jodu, litu, magnezu i strontu. Obliczono podstawowe parametry statystyczne zawartości tych pierwiastków w solankach w utworach triasu, jury i kredy oraz litu i strontu łącznie wodach w utworach mezozoiku. W celu wskazania najbardziej perspektywicznych pięter wodonośnych pod kątem występowania bromu, jodu, litu, magnezu i strontu przeanalizowano zależności pomiędzy stężeniami a głębokością zalegania, a także zależności między wybranymi składnikami chemicznymi tych wód. Stwierdzono wzrost mineralizacji oraz stężeń magnezu, bromu i jodu wraz z wiekiem pięter wodonośnych, w których te wody występują. Spośród analizowanych pięter wodonośnych wody w utworach triasu są najbardziej perspektywiczne pod kątem odzysku bromu i magnezu. Zaobserwowano również zależność między zawartością bromu, strontu i magnezu. Wzrost zawartości poszczególnych pierwiastków obserwowany dla litu, strontu i bromu wraz z głębokością świadczy o potencjalnej zasobności wód występujących na znacznych głębokościach. Przedstawiona analiza ma charakter orientacyjnej prognozy zawartości bromu, jodu, litu, magnezu i strontu (ze względu na ograniczoną liczbę istniejących oznaczeń) może jednak stanowić podstawę dalszych badań nad perspektywicznością wykorzystania wód zasolonych z utworów mezozoiku środkowej i północnej Polski jako źródła surowców chemicznych.

Słowa kluczowe

EN

brine; Mesozoic; Poland; raw material recovery; chemical raw materials

PL

solanka; mezozoik; Polska; odzysk surowców; surowce chemiczne

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 34, z. 2
• Strony: 5--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Uliasz-Misiak B.

• AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland

autor

Winid B.

• AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Brożyna, A. and Kozioł, W. 2014. Forecasts of mineral resources base depletion in theory and practice (Prognozy wyczerpywania bazy zasobów kopalin – teoria i praktyka). Przegląd Górniczy 4, pp. 86–89 (in Polish).
• [2] Bojarski, L. and Sadurski, A. 2000. Deep connate groundwater of the Polish Lowlands (Wody podziemne głębokich systemów krążenia na Niżu Polskim). Przegląd Geologiczny 48(7), pp. 587–595 (in Polish).
• [3] Bukowski, K. and Czapowski, G. Wody mineralne jako źródło surowców chemicznych [In:] Surowce chemiczne na tle geologicznej historii Polski. [Online] Available at: http://surowce-chemiczne.pgi.gov.pl/wody_min.htm [Accessed: March 6, 2018] (in Polish).
• [4] Dowgiałło, J. 1971. Studium genezy wód zmineralizowanych w utworach mezozoicznych Polski północnej. Biul. Geol. UW 11, pp. 28–35 (in Polish).
• [5] Garrett, D.E. 2004. Handbook of Lithium and Natural Calcium Chloride: their Deposits, Processing, Uses and Properties. Amsterdam: Elsevier Academic Press, 476 pp.
• [6] Górecki, W. ed. 1990. Atlas of the geothermal waters of Polish Lowland. Early jurassic and early cretaceous reservoirs. Catalogue of boreholes and deep wells drilled in early cretaceous and early jurassic formations of the Polish Lowland (Atlas wód geotermalnych Niżu Polskiego. Zbiorniki dolnojurajski i dolnokredowy: katalog otworów wiertniczych i studni głębinowych w utworach kredy dolnej i jury dolnej na Niżu Polskim). Kraków: Instytut Surowców Energetycznych AGH (in Polish).
• [7] Górecki, W. ed. 2006. Atlas zasobów geotermalnych na Niżu Polskim. Formacje Mezozoiku. Ministerstwo Środowiska, Zakład Surowców Energetycznych AGH, Kraków, 484 pp. (in Polish).
• [8] Hajto, M. 2008. Geothermal water resource base in the Polish Lowlands – geological and hydrogeological conditions of localization of prospective areas (Baza zasobowa wód termalnych na Niżu Polskim – geologiczne i hydrogeologiczne uwarunkowania lokalizacji obszarów). Geologia 34(3), pp. 503–526 (in Polish).
• [9] Iodine 2018. [In:] Mineral commodity summaries 2018. U.S. Geological Survey, pp. 80–81. [Online] Available at: https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2018/mcs2018.pdf [Accessed: March 6, 2018].
• [10] Kabata-Pendias, A. and Pendias, H. 1999. Biochemia pierwiastków śladowych. Warszawa: Wyd. Naukowe PWN, 398 pp. (in Polish).
• [11] Kaiho, T. (ed.) 2015. Iodine Chemistry and Applications. John Wiley & Sons, Inc., 636 pp.
• [12] Kamyk, J. 2014. Stront [In]: Smakowski, T., Ney, R., and Galos, K. (ed.) 2014. Bilans gospodarki surowcami mineralnymi Polski i świata 2012. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN , pp. 923–927 (in Polish).
• [13] Kramer, D. 2001. Magnesium, its alloys and compounds. Report, USGS Numbered Series 2001-341, 29 pp.
• [14] Lewicka, E. 2014a. Jod [In]: Smakowski, T., Ney, R., and Galos, K. (ed.) 2014. Bilans gospodarki surowcami mineralnymi Polski i świata 2012. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN , pp. 399–406 (in Polish).
• [15] Lewicka, E. 2014b. Magnez [In]: Smakowski, T., Ney, R., and Galos, K. ed. 2014. Bilans gospodarki surowcami mineralnymi Polski i świata 2012. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN , pp. 581–590 (in Polish).
• [16] Lithium 2018. [In:] Mineral commodity summaries 2018. U.S. Geological Survey, pp. 98–99. [Online] Available at: https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2018/mcs2018.pdf [Accessed: March 6, 2018].
• [17] Magnesium 2018. [In:] Mineral commodity summaries 2018. U.S. Geological Survey, pp. 102–103. [Online] Available at: https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2018/mcs2018.pdf [Accessed: March 6, 2018].
• [18] Marek, S. and Bojarski, L. 1983. Budowa geologiczna niecki warszawskiej i jej podłoża Badania hydrogeologiczne. Prace Instytutu Geologicznego 103 (in Polish).
• [19] Paczyński, B. and Płochniewski, Z. 1996. Wody mineralne i lecznicze Polski. Warszawa: PIG , 108 pp. (in Polish).
• [20] Profile głębokich otworów wiertniczych Państwowego Instytutu Geologicznego. Warszawa: Wyd. Geologiczne, 1972–2015 (in Polish).
• [21] Rebary et al. 2014 – Rebary, B., Raichura, M., Mangukia, S. R. and Patidar, R. 2014. Mapping of Iodine, Lithium and Strontium in Oilfield Water of Cambay Basin, Gujarat. Journal of the Geological Society of India 83, pp. 669–675.
• [22] Strontium 2018 [In:] Mineral commodity summaries 2018. U.S. Geological Survey, pp. 158–159. [Online] Available at: https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2018/mcs2018.pdf [Accessed: March 6, 2018].
• [23] Szlugaj, J. and Smakowski, T. 2014. Lit [In]: Smakowski, T., Ney, R., and Galos, K. (ed.) 2014. Bilans gospodarki surowcami mineralnymi Polski i świata 2012. Kraków: Wyd. IGSMiE PAN , pp. 569–576 (in Polish).
• [24] Tas, E. et al. 2005 Tas, E., Peleg, M., Matveev, V., Zingler, J., Luria, M. 2005. Frequency and extent of bromine oxide formation over the Dead Sea. J. Geophys. Res.-Atmos. 110, D11304, pp. 19.
• [25] Vainikka, P. and Hupa, M. 2012. Review on bromine in solid fuels – Part 2: Anthropogenic occurrence. Fuel 94, pp. 34–51.

Uwagi

PL

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