Kutatási program a Hajdú-Bihar Bihar-Bihor Bihor Eurorégi gió terület letén átnyúló termálv lvíztestek hidrogeológiai giai viszonyainak és állapotának megismerésére re Regisztrációs szám: HURO/0901/044/2.2.2 A KUTATÁSI PROJEKT HIDROGEOLÓGIAI GIAI CÉLKITŰZÉSEI Jákfalvi SándorS
Bevezetés I. Archív adatok rendszerezése II. Földtani megközelítés III. Geofizikai megközelítés IV. Hidrogeokémiai megközlítés V. Hidrodinamikai megközelítés
A kutatási terület ~13.000 km 2
II. FÖLDTANI MEGKÖZELÍTÉS Modellezési szempontból öt nagy egységre bonthatjuk a tiszántúli felső kérget (Erdélyi, 1979; Erdélyi Gálfi, 1988; Marton Mikó, 1990; Pálfalvi Kozák, 1999; Rezessy et al., 2005; Halászné et al., 2009; Kozák et al., 2010b) az alábbiak szerint: a/ Metamorf aljzat (prekambriumi és paleozóos), a bajkáli, cadomi, kaledóniai, variszkuszi tekto- és orogenezisek maradványai, uralkodóan parametamorfitok (agyagpala, fillit, csillámpala, gneisz, kvarcit, márvány), alárendelten metagranitoidok és ortogneiszek, valamint keskeny pásztákba, foszlányokba préselt, erősen átalakult ofiolit maradványok (zöldpala, amfibolit, szerpentinit, stb.). A medencealjzat felszíne alatt ismeretlen mélységig e képződmények alkotják a felső kéreg jelentős részét, feltehetően az 5 8 km-es technikailag elérhető zóna aljáig. A kompressziós tektonika ismétlődései miatt gyűrt, palásodott, relatíve keskeny pásztákba préselt, egymáson átlapolódó feltolódásos pikkelyszerkezetek. Egyes kiemelkedő aljzatvonulataik termikus anomáliával jellemzett hátak. Ezek a mellettük húzódó süllyedékek fiatal üledékeiben tárolt szénhidrogének oldalirányú migrációjának potenciális befogadói lehetnek a felső fellazult zónáikban.
25-30 km 20-25 km 30-35 km
b/ Mezozóos-paleogén képződmények, triász karbonátok, jura pelágikus metaszedimentek, kréta metaszedimentek és teléres vulkáni-szubvulkáni bázisos-neutrális testek, kréta-paleogén belső övi finomszemű flis, eocén márga és mészkő, oligocén slír és homokkő. Erősen erodált, keskeny pásztákban és vékony leplekben található roncsok, megőrződésüket részben a tektonikus becsípődések tették lehetővé, így valódi vastagságuk nem is becsülhető. Fúrásokban megütött vastagságuk max. 10 150 m. Közülük kiemelkedik jelentőségében a Szolnok-Debrecen- Máramaros vonalon húzódó flisöv, amelynek tagolt és tektonikusan préselt rögszerkezetei nagyobb vastagságot is elérhetnek és potenciális szénhidrogén tárolók. c/ Miocén vulkanitok és vulkanoszedimentek, elsősorban bádeni és szarmata, alárendelten alsó-pannóniai neutrális és savanyú helyi vulkanizmus termékei, centrumaik a szerkezeti pásztákhoz és a tektonikai eseményekhez igazodva orientáltan és tendenciózus időbeli és térbeli eltolódásokkal működtek. Általános fiatalodásuk északról dél felé és nyugatról kelet-felé mutatható ki K/Ar radiometrikus korvizsgálatok alapján, de helyi eltérések és ismétlődések előfordulnak. Legnagyobb vastagságban a Nyírség centrumában találhatók lezökkent állapotban (több, mint 1500-2500 m). A korlátozott kiterjedésű vulkáni-szubvulkáni magmás testeket alárendelten andezittufa, kiterjedten több szintben ismétlődő riolittufa terítések ágyazzák magukba. A bádeni és szarmata idején a sekélytenger elöntések miatt gyakoriak az üledékkel kevert, elagyagosodott tufák, tufitok. Az összlet dél-felé kivékonyodik, Debrecentől délre már nem folyamatos, max. 50-100 m vastag lepelként van jelen erodáltan. E miocén vulkáni komplexum vízföldtani és geotermikai értelemben egyaránt szigetelő hatású, így aljzatában többlethő akkumulációra számíthatunk.
d/ Pannóniai képződmények, kezdetben lefűződött sekélytengeri környezetben rekedt, később kiédesedő, tagolt aljzatú részmedencékben felhalmozódott üledékek. ÉNy-i és ÉK-i irányból érkező delta-rendszerek uralták. Bár az alsó-pannóniai márgás, agyagos, alárendelten finomhomokos rétegsorban is előfordulnak víztartók, ezek izolált voltuk miatt rossz vízadók és nincs megfelelő vízutánpótlódásuk. A felső-pannóniai üledéksor homoktestei nagy kiterjedésűek, 5 15 m vastagságot is elérhetnek, vagy meghaladhatnak, többnyire közepes, vagy jó vízadók, ahol nem érvényesül az izoláltságból fakadó lencsehatás. Az 500 5000 m vastagságot is elérő pannóniai összlet a legfontosabb szénhidrogén anyakőzetünk és tárolónk. Porózus felsőpannóniai rétegeinek 500 m mélységszint alatti vízkészletei képezik medenceterületeink legjelentősebb vízbázisait. E hévízkincs európai léptékben is a legnagyobb ilyen készlet kontinensünkön.
e/ Negyedidőszaki (pleisztocén, holocén) képződmények, folyóvízi (alárendeltebben tavi és eolikus) homokos, kavicsos, löszös összlet. A 200 500 m vastagságban kifejlődött rétegsor medenceperemi durvább szemű üledékei (pl.: hordalékkúpok) Európa legnagyobb felszínalatti édesvíztározó képződményei. A Tiszántúlon csak kevés hordalékkúp szegélye húzódik be a területre, viszont gyakoriak a vándorló medrek által visszahagyott meder- és övzátony sorok, amelyek jó víztározó és vezető képességgel rendelkeznek. Ezért ezeket nevezzük vízműves (ivóvizes) rétegeknek. E rétegsorban Erdélyi (1979) szerint a vízmozgás viszonylag intenzív, regionálisan kimutathatóan az Északkelet-Alföld felől Debrecenen keresztül Baja irányába tart. Területén térszíni helyzetéből és üledéktípusaitól függően nagy beszivárgási ablak alakult ki (pl.: Nyírség centruma), míg a mélyebb helyzetű részeken alulról nyomott talajvizű, gyakran felszíni szikesedéssel jellemzett feláramlási zónák jöttek létre (lásd Hortobágy). A nagyvárosok ivóvíztermelő kútcsoportjai egymásrahatásuk és az általuk kiváltott depresszió miatt terelőleg hatnak a felszínalatti vízmozgásra és rajtuk keresztül a felszín felé irányuló hőáramra.
A Pannon medence lefűződött és fokozatosan kiédesülő beltengerébe az Alpok és Kárpátok irányából, nagy vízhozamú folyók révén ÉNy- ill. ÉK-felől hatalmas mennyiségű törmelékanyag szállítódott be. A különféle irányokból érkező, feltöltődést eredményező üledéktömeg a Békési-medencében egyesült. A vízmélység a feltöltődés során erősen változó volt, helyenként meghaladhatta a 800 m-t. A mélyzónákba kevés üledékanyag jutott, hemipelágikus mészmárga és agyagmárga rétegsorok (Endrődi Márga) rakódtak le, ill. a forráshelytől való távolság függvényében mélyvízi turbidit összlet (Szolnoki Homokkő) halmozódott fel. Az üledék fő tömege nagyméretű deltarendszerek különböző környezeteiben rakódott le. A medence- és deltalejtőkön uralkodóan pelites üledékek halmozódtak fel, ahol a homok csak helyenként jelenik meg, többnyire remobilizálódva csúszva be a mélyzónába (Algyői F.). A lejtő tetején a deltafront környezet homokos üledékei jelennek meg, laterálisan összefogazódva az üledékelosztó csatornák közötti mocsári képződményekkel (Újfalui régebben Törteli F.). A delta háttér felé haladva deltasíkon lerakódott lakusztrikus és aluviális üledékek jelennek meg (Zagyvai F.).
Formáció és hőmérséklet kapcsolata Juhász 1992 alapján
III. GEOFIZIKAI MEGKÖZELÍTÉS Földtani, vízföldtani kép pontosítása Fedőüledékek Litolgiai határok Aljzatkutatás A hidrodinamikai modellezés pontosítása Rétegek vízvezető, tároló képessége, határai 3D-s geológiai modell
A VESZ MÉRÉSEK BEMUTATÁSA ELMÉLETI HÁTTÉR, A MÉRÉS KIVITELEZÉSE A MÉRÉSI PONTOK, SZELVÉNYEK KIJELÖLÉSE A MÉRÉSEK KIÉRTÉKELÉSE A MÉRÉSI EREDMÉNYEK BEMUTATÁSA
VESZ MÉRÉSEK BEMUTATÁSA ELMÉLETI HÁTTÉR, A MÉRÉS KIVITELEZÉSE Schlumberger-féle elrendezés (15 db) Behatolási mélység az AB távolság ¼-e: ~1km
ρ Ω RMS: 5,89%
A MÉRÉSI PONTOK, SZELVÉNYEK KIJELÖLÉSE
DIAPIR-T4000 Mérések a Keleti-főcsatorna mentén
Juhász 1992
VESZ típusgöbék H-3 Q. Zagyvai F. Újfalui F.
H-6 Újfalui F. Köz.-alsópleisztocén Algyői F. Q. Zagyvai F.
H-15 Zagyvai F. Újfalui F. Köz.-alsópleisztocén Felsőpleisztocén
A kutatási mélység determinálása A vizsgált kutak szűrőközépmélysége A Zagyvai F. talpmélység térképe
dd = 7,6*d 18 O + 6 IV. HIDROGEOKÉMIAI MEGKÖZELÍTÉS Különböző korú vizek Stiffdiagrammjai
Termálvíz tárolója pliocén és Q homok, homokkő A víz Na-HCO 3 -os! Keveredés, külső forásból A termálvíz kora ált. jégkorszak végi (65-10 BP): alacsony klorid, igen negatív δ 18 O Oka: Pannon tó kildesedése, csapadékvíz
<100 mg/l klorid esetében szoros korreláció (plagioklász hidrolízise, termikus karbonát disszociáció) A kloridban dúsabb vízben több a HCO 3 A kloridban dús víz: Pannon tóból A mélységgel nő a HCO 3 A szórás oka: Geotermikus grad Szerves anyag tartalom Csapadék hígító hatása
δ 18 O [ ] A mélységgel nő a HCO 3! (hasonló mélységnél az idősebbnek nagyobb a HCO 3 trartalma) Oka: csapadékvíz okozta hígulás! -11.5 és 9.5 átmeneti kiédesedett Pannon-tó A hőmérséklet és a HCO 3 tartalom összefüggése CO 2 okozta hidrolízis
A domináns anionok és kationok "jól" korrelának Keveredés? Néhány esetben brakk vízi eredet A minták a kiédesedő Pannon-tóból származnak A többség kevert víz
V. HIDRODINAMIKAI MEGKÖZELÍTÉS
Következtetések, feladatmeghatározás A vizsgált termélvizek nagyrésze a Pannon tó kiédesedő fázisából származik, azaz főként későpannon korúak A felső-pannon legjelentősebb vízadó képződménye az Újfalui F. A medence szedimentációs és azt követő eróziós földtani folyamatai ezen üledékösszlet rétegződéseinek térbeli alakulását, és így az áramlási kényszerpályákat, az utánpótlódási és megcsapolási lehetőségeket is alapvetően befolyásolták. A 25-30ºC-nál melegebb porózus termálvizek ebből a rendszerből táplálkoznak. Kedvező esetben az Újfalui (és Zagyvai) formáció alsó részein lévő homokos vízadó rétegcsoportok közvetlenül kapcsolódhatnak a dombvidékek magasabb hidraulikus potenciálú részeihez, viszonylag gyors és közvetlenebb utánpótlást biztosítva a termálvizek számára.
Köszönöm a figyelmet!