Kutatási program a Hajdú-Bihar-Bihor Eurorégió területén átnyúló termálvíztestek hidrogeológiai viszonyainak és állapotának megismerésére Regisztrációs szám: HURO/0901/044/2.2.2
A KUTATÁSI PROJEKT HIDROGEOLÓGIAI CÉLKITŰZÉSEI Jákfalvi Sándor
Bevezetés • I. Archív adatok rendszerezése •II. Földtani megközelítés •III. Geofizikai megközelítés •IV. Hidrogeokémiai megközlítés •V. Hidrodinamikai megközelítés
A kutatási terület ~13.000 km2
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-DebrecenMáramaros 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
Köz.-alsópleisztocén
Újfalui F. Zagyvai F.
Felsőpleisztocén
A kutatási mélység determinálása
A vizsgált kutak szűrőközépmélysége A Zagyvai F. talpmélység térképe
18
dD
=
7,
d 6*
O
+
6‰
IV. HIDROGEOKÉMIAI MEGKÖZELÍTÉS
Különböző korú vizek Stiffdiagrammjai
•Termálvíz tárolója pliocén és Q homok, homokkő Keveredés, külső forásból •A víz Na-HCO3-os! •A termálvíz kora ált. jégkorszak végi (65-10 BP): alacsony klorid, igen negatív δ18O •Oka: Pannon tó kildesedése, csapadékvíz
<100 mg/l klorid esetében szoros korreláció (plagioklász hidrolízise, termikus karbonát disszociáció) A kloridban dúsabb vízben több a HCO3 A kloridban dús víz: Pannon tóból
A mélységgel nő a HCO3 A szórás oka: Geotermikus grad Szerves anyag tartalom Csapadék hígító hatása
δ18O [‰]
A mélységgel nő a HCO3! (hasonló mélységnél az idősebbnek nagyobb a HCO3 trartalma) Oka: csapadékvíz okozta hígulás! -11.5 és 9.5 ‰ átmeneti – kiédesedett Pannon-tó
A hőmérséklet és a HCO3 tartalom összefüggése CO2 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!
