Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: connate water

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Origin of mineralized waters in the Central Carpathian Synclinorium, SE Poland

Porowski A.

Studia Geologica Polonica

2006

Vol. 125

5-66

The Central Carpathian Synclinorium (CCS) is a large tectonic structure within the easternmost part of the Silesian Nappe of the Polish Outer Carpathians. This area, built of flysch sediments of the Upper Cretaceous to Oligocene ages, abounds with mineralized waters associated to a varying extent with oil and gas deposits. The chemical composition of 81water samples and the isotopic composition (?18O and ?D) of 45 samples were studied in detail in order to shed light on their origin. Additionally, the tritium content was determined in 25 water samples, and ?18O values of authigenic calcite (vein and cement) from core samples of four boreholes were measured. All the waters studied are brackish or saline (TDS up to 48.9 g/dm3) and belong to four hydrochemical classes: Cl-Na, Cl-HCO3-Na, HCO3-Cl-Na, and HCO3-Na. Their isotopic composition locates them to the right of the Global Meteoric Water Line (GMWL). Relative to the Standard Mean Ocean Water (SMOW) they are depleted in D, while some of them are depleted and others enriched in 18O. The origin of these waters is poligenetic. The observed isotopic composition can be explained by mixing of at least three components of different origin: (i) meteoric waters of modern hydrological cycle; (ii) diagenetic waters formed during dehydration of clay minerals (transformation of smectite to illite within mixed-layer smectite/illite), and (iii) connate water - chemically modified seawater trapped in pores of marine sediments before their diagenesis. It is also likely that some waters contain a fraction of paleoinfiltration waters. Chemical composition of the studied waters has been modified mainly due to dilution processes and water-rock interaction. Presumably, their original chemical composition was derived from seawater-like interstitial fluids.

Na obszarze polskich Karpat Zewnętrznych powszechnie występują wody zmineralizowane o zróżnicowanym składzie chemicznym i izotopowym. Eksploatowane są one głównie na potrzeby uzdrowisk gdzie wykorzystuje się je do celów balneologicznych i konsumpcyjnych. Od wielu lat w środowisku naukowym istnieją kontrowersje dotyczące pochodzenia tych wód, jak i procesów odpowiedzialnych za kształtowanie ich składu chemicznego. W latach 2000-2003 w Instytucie Nauk Geologicznyh PAN pod kierownictwem prof. J. Dowgiałły realizowano projekt badawczy No 6P04D 07 18 finansowany przez KBN, w ramach którego badaniami objęto wody zmineralizowane centralnego synklinorium karpackiego, które do tej pory (poza nielicznymi wodami z uzdrowisk) nie były szczegółowo analizowane pod kątem ich genezy. Centralne synklinorium karpackie jest dużą strukturą tektoniczną stanowiącą SE część płaszczowiny śląskiej polskich Karpat Zewnętrznych. Wody zmineralizowane występujące w centralnym synklinorium karpackim w ogromnej większości towarzyszą złożom ropy naftowej i gazu ziemnego. Z tego powodu zalicza się je do szerokiej grupy wód określanych mianem "oil- associated waters". Przeprowadzone badania nad genezą tych wód obejmowały: (i) szczegółową analizę składu chemicznego wód; (ii) analizę składu izotopów trwałych tlenu i wodoru oraz w nielicznych wodach za wartości trytu oraz (iii) analizę warunków hydrogeologicznych i mineralogii środowiska skalnego w aspekcie oddziaływań woda-skała. Na podstawie analizy 81 próbek wód z otworów naftowych i studni z najważniejszych struktur fałdowych centralnego synklinorium karpackiego stwierdzono, iż wody te należą do czterech typów hydrochemicznych: Cl- HCO_3-Na, Cl- Na, HCO_3-Cl -Na oraz HCO_3-Na. Charakteryzują się one zróżnicowaną mineralizacją ogólną (TDS) od 1 g/dm^3 do około 49 g/dm^3. W stosunku do średniego składu chemicznego wody oceanicznej są one zubożone w K+, SO_4 ^2-, Ca^2+, Mg^2+, zaś wzbogaceniem w Na+, HCO_3 -, Br-, I-, Li+, Sr^2+ i B. W fazie gazowej w badanych wodach obecne są CH4 (dominujący) oraz w niektórych wodach CO_2. Analizy składu chemicznego wód w oparciu o proste stosunki jonowe takie jak Cl/Na, SO_4/Cl, Br/Cl, I/Cl, (Na+K-Cl)/SiO_2, i porównanie ich z tymi stosunkami w wodzie morskiej, analiza krzywych ewaporacji wody morskiej (S- E-T) oraz krzywych mieszania się wód, wykazały, że badane wody zmineralizowane mają cechy wód synsedymentacyjnych i są mieszaninami wód wysoko zmineralizowanych i słodkich. Genetycznie najprawdopodobniej są one związane z wodą morską - zapewne reliktową (connate water), która uległa znacznej ewolucji chemicznej w czasie geologicznym. Zasadnicze wnioski odnośnie genezy wód zmineralizowanych centralnego synklinorium karpackiego uzyskano analizując ich skład izotopowy. Opierając się na koncepcji prostych, konserwatywnych procesów mieszania się wód meteorycznych i tych o innej genezie (najbardziej zmineralizowanych, wzbogaconych w 18O i 2H) pod względem ge netycznym wydzielono cztery grupy wód I grupa - wody opadowe współczesnego cyklu hydrologicznego, o najniższych mineralizacjach, najniższych wartościach d18O i d2H oraz zawierające tryt; IV grupa wód - wody zakwalifikowane jako metamorficzne na pod stawie ogólnych danych literaturowych (Sheppard, 1986), ale najprawdopodobniej związane nie z metamorfizmem (nie ma wystarczających dowodów na obecnoć typowych procesów metamorficznych w obsz arze centralnego synklinorium karpackiego) lecz z procesami diagenetycznymi; wody te są najbardziej wzbogacone w 18O, i zwykle o największej zawartości Cl-; n = 6. Pozostałe dwie grupy wód zostały zakwalifikowane jako mieszaniny : II grupa wód - co najmniej dwuskładnikowe mieszaniny wód meteorycznych współczesnego cyklu hydrologicznego i tych zaliczanych do "diagenetycznych"; III grupa wód - co najmniej dwuskładnikowe mieszaniny wód meteorycznych współczesnego cyklu hydrologicznego i/lub paleoinfiltracyjnych, oraz reliktowych wód morskich i "diagenetycznych". Ze względu na specyficzny skład izotopowy wód kwalifikowanych wstępnie jako "diagenetyczne", wysunięto koncepcję procesu ich formowania się w wyniku dehydratacji minerałów ilastych. Opierając się na prostym modelu wymiany izotopowej po między wodą i skałą, dokonano końcowego obliczenia składu izotopowego wody, która uległa zrównoważeniu izotopowemu z minerałami ilastymi mieszanopakietowymi typu smektyt/illit w wyniku dehydratacji i przejścia pakietów smektytowych w illitowe w danej tempera turze i przy danym stosunku wagowym woda/skała. Uzyskany w ten sposób skład izotopowy "wód dehydratacy jnych" wskazuje, iż proces dehydratacji minerałów ilastych może odgrywać główną rolę w procesie formowania się składu izotopowego badanych wód zmineralizowanych. Pod względem genetycznym więc, wody zmineralizowane centralnego synklinorium karpackiego są mieszaninami reliktowych wód morskich diagenetycznie zmienionych (tzw. connate waters) infiltracyjnych wód meteorycznych (w tym również najprawdopodobniej i paleoinfiltracyjnych) oraz wód dehydratacyjnych uwalnianych z minerałów ilastych warstw łupkowych.