NME Közleményei, Miskolc, I. Sorozat, Bányászat, 33(1986) kötet, 1-4. füzet,
25-32.
HÉVIZEINKBŐL SZÁRMAZÓ VÍZKÖVEK ÁSVÁNY-KŐZETTANI SAJÁTOSSÁGAI BÁN MIKLÓS összefoglalás Hévizeink folyamatos felhasználásának egyik akadálya a hévizekből kiváló vízkő. A vízkövek kiválása az ún. „buborék"-pontnál indul meg, és hévízkutanként különböző gyorsasággal megy végbe. A hazai hévizekből kiváló vízkövek általában kalciumkarbonátos jellegűek. A gyors kristálynövekedés a vízkövekben gyakran sajátos, vázkristályos szövet kialakulását eredményezi. A vízkőminták változa tos szöveti kifejlődését a kiválások komplex vizsgálatával, illetve fizikai és kémiai törvényszerűségei vel magyarázhatjuk.
1. Bevezetés A hévízkútjainkban kiváló vízkövek kutatása, a vízkő kiválási hajlamot felmérő kutatómunka hazánkban mintegy 30 esztendős múltra tekinthet vissza. A vízkő-kérdéssel első ízben, összefoglalóan Papp Sz. [7] foglalkozott. Ezt követően a kutatók egész sora kezdett munkához [3,5], hogy felderítsék a vízkőkiválás fizikai-kémiai törvényszerűségeit, és megtalálják azt a megelőző (preventív), illetve vízkő-eltávolítási módszert, amelyet eredményesen alkalmazhatnak hazai hévíz kútjainkban. Sajnálatos módon azonban a hazai vízkövek ásvány-kőzettani, illetve geokémiai vizsgálatára korábban alig fordítottak figyelmet a kutatók. A meglevő szórványos elem zési adatokból kiindulva először Balog A. [1] kísérelte meg, hogy korszerű anyagvizsgá lati módszerek alkalmazásával kibővítse ásvány-kőzettani ismereteinket a magyarországi vízkövekről. DR. BÁN MIKLÓS egyetemi adjunktus. Nehézipari Műszaki Egyetem Ásvány- és Kőzettani Tanszéke 3515 Miskolc-Egyetemváros Kézirat beérkezett: 1985. április 29.
25
Az elmúlt esztendőkben az NME Ásvány- és Kőzettani Tanszékén megvizsgáltuk néhány hazai hévízkút vízkőkiválását ásványkőzettani, illetve termikus analízis (DTA) vizsgálat segítségével. 2. A vízkőkiválások általános jellemzői A vízkőkiválások Vetter [8] szerint többnyire azoknak a szervetlen vegyületeknek másodlagos lerakódásai, amelyek nyugalomban levő, vagy áramló folyadékokból keletkez nek részleges emberi beavatkozás révén. Figyelembe véve ezt a meghatározást, vízkőnek tekintjük a CaS0 4 , CaC0 3 , BaS0 4 , SrS04 és FeC0 3 lerakódásait, valamint ezek oxidjait és hidroxidjait is, ha azok vízkő-képződésre alkalmas folyadékokból a kinetikai vagy hidro dinamikai viszonyok megváltozásával jöttek létre. Vízköveket találhatunk a hévíz-, kőolaj- és földgáztároló kőzetformációkban, a fúró lyukak belsejében, valamint a különféle felszíni (gázleválasztó-, hőkicserélő-, stb.) berende zésekben is (1. és 2. ábra). A kalciumkarbonátos vízkő az egyik leggyakoribb és legtöbb zavart okozó vízkőfajta hazai hévízkútjainkban. A más típusú vízkövekkel ellentétben (pld.: BaS0 4 . SrS0 4 , CaS04 ), a kalciumkarbonátos vízkőképződés nemcsak a nyomás, a hőmérséklet és a víz összetétel, hanem a vizes oldatban végbemenő kémiai reakciók figyelembevételét is meg kívánja. A vízkő kiválása az ún. „buborékponf' elérése után indul meg a hévizekben; ennek mélysége azonban kutanként változik. Hazai tapasztalataink szerint a vízkőkiválások hévíz kútjainkban általában 50-100 m mélységig alakulnak ki a termelőcsőben. A csornai hévízkútban azonban más mélységekben is észleltek vízkőkiválást. A vízkőkiválást mutató magyarországi hévízkutak helyét mutatja be a 3. ábra Bélteky L. [3] nyomán. A vízkőkiválás kutanként különböző gyorsasággal megy végbe. Ismertek hazánkban olyan hévízkutak, ahol csupán évente egy-két alkalommal kell eltávolítani a vízkőlerakó dást; más kutaknál viszont 8--10 naponként meg kell ismételni a kút kitisztítását az inten zív vízkőképződés miatt (Mezőkövesd Zsóry-fürdő. Sajóhídvég). 3. A karbonátos vízkőlerakódás fizikai-kémiai alapjairól A vízkőkiválás alapját a kőzetek hasadék- és pórusrendszerén keresztül szivárgó szén dioxid-tartalmú víz által feloldott és elszállított kalciumkarbonát lerakódása képezi. A karbonátos vizes oldat u. i. a hévízkútban vagy a felszínen széndioxidjának egy ré szét leadja, mivel ott kisebb a széndioxid parciális nyomása, így az oldat kalciumkarbonát ra nézve túltelítetté válik és lerakódást idéz elő. A hévizek vízkőkiválási hajlama és a kiválások mélysége a víz kémiai jellegétől, hő mérsékletétől, gáztartalmától és gázösszetételétől, a gáz-víz aránytól és más tényezőktől is függ. A karbonát lerakódás mértékének meghatározására korlátozottan bár, de szemléletessége révén a felszíni vízkövesedéseknél is jól alkalmazható Dreybrodt [4] számítási mód26
szere, amelyet barlangi cseppkövek (sztalagmitok) növekedésére dolgozott ki. Az áramló melegvizekből kiváló vízkő mennyiségének meghatározásához Vetter és Kandarpa [8] dolgozott ki konkrét termelési viszonyokra használható modellt, amely már figyelembe veszi a különféle termelési hatásokat is a hévíz összetételére, a hőmérsékletre és nyomásra vonatkozóan. 4. Vízkőkiválások hazai hévízkutakban 4.1. Vízkőkiválások anyaga és szerkezete A hazai vízkövek változatos színű és alakzatú képződmények, amelyek a hévízkút vízhozamváltozásainak megfelelően többnyire sávos szerkezetűek. A sokféle vízkőkiválás közül említést érdemel a kemény, összefüggő kristályos szerkezetű, illetve a lyukacsos fél kemény vízkő (4. és 5. ábra). A hévízkutakban kivált vízkő, ha nagyobb mélységből származik, akkor tömöttebb, ellenállóbb szerkezetű, a felszínen keletkezett vízkövek szerkezete pedig laza az illóanya gok gyors eltávozása miatt. A gyors kristálynövekedés a vízkövekben gyakran sajátos vázkristályos szövet kiala kulását eredményezte. A vízkőminták mikroszkópi felvételein látható szöveti kifejlődések ben a nagyobb szemcseméret feltehetően kevés kristálycsira képződésével induló lassú kris tályosodást jelent, az apróbb szemcseméret pedig a sok kristályosodási gócból kiinduló gyors kiválás eredménye lehet (vö. 6. és 7. ábra). 4.2. Vízköveink kémiai összetétele A hazai vízkövek kémiai vizsgálatával korábban csak alkalomszerűen foglalkoztak. Az első vízkővizsgálatokat a Vízkutató-és Fúró Vállalat laboratóriumában végezték néhány alapvető alkotórész mennyiségi meghatározása céljából. A vízkőkiválási hajlam a hévizekben oldott szilárd alkotórészek összmennyiségével nincs bizonyítható összefüggésben. Megfigyelték azonban, hogy abban a hévízkútban, amelynek vize több oldott sót tartalmaz, nagyobb valószínűséggel válhat ki vízkő. Az elemzési adatok tanúsága szerint a hazai vízkőminták kémiai felépítése lénye gében azonos; valamennyien magas, 90% feletti kalciumkarbonát-tartalommal bírnak. A vízkövek kémiai összetételét tehát csaknem monofázisú kalciumkarbonát jellemzi, amely kalcit, vagy aragonit módosulataként jelenhet meg. A vízkövek kisebb-nagyobb mennyiségben szerves szennyeződést is tartalmaznak, mert a legtöbb hévízkút, eredetét tekintve, szénhidrogénkutató fúrás volt. A szervesanyag tartalom a termikus görbéken (200-450 C° között) exoterm csúcs alakjában jelentkezik.
IRODALOM 1.
BALOG A.: Hazai termálvizek kicsapódási termékeinek (szilárd fázisainak) mineralógiai-geokémiai vizsgálata. ELTE Szakdolgozat. Bp., 1978.
2.
BÁN M.: Hévíztároló kőzeteink ásvány-kőzettani és kőzet fizikai tulajdonságai, valamint a hévi zek vízminősége közötti kapcsolat néhány kérdése, különös tekintettel a hévizek sókiválásaira.
27
3. 4. 5. 6.
Doktori értekezés. Miskolc, 1981. BÉLTEKY L.: Sókiválásra hajlamos hévízkutak és termelésük biztosítása. Vízügyi Bp.,4. (1973)398-422.
Közlemények,
DREYBRODT, W.: Deposition of calcite from thin films of natural calcareous solutions and the growth of speleothems. Chem. Geol, 29. (1980) 8 9 - 1 0 5 . GAÁL L.: Magas sótartalmú hévizek komplex hasznosítása. Hidrológiai Közlöny, Bp., 6. (1970) 255-260. HMKAHOPOB, A. M.: Merodu Hecßreea3onpoMbicAOßbix eudpoeeonoeimecKux uccnedoeamiü. MocKBa, Henpa, 1977.
7.
PAPP Sz.\A víz kémiája. A természetes vizek összetétele és agresszív tulajdonságai. Mérnöki To vábbképző Intézet, Bp., 1962.
8.
VETTER, O. J.-KANDARPA, V'.:Prediction ofCaC03 scale under downhole conditions. SPE Fifth International Symposium on Oilfield and Geothermal Chemistry, Stanford, California, 1980. SPE 8991. 155-162.
MINERAL-PETROGRAPHYCAL CHARACTERISTICS OF INCRUSTATIONS ORIGINATED FROM HUNGARIAN THERMAL WATERS by M.BÁN Summary One difficulty of the utilization of our thermal waters is the precipitation of incrustations from them. The precipitation begins at the so called „bubble"-point and takes place with different speeds, depending on the certain thermal water wells. The incrustations precipitated from the domestic ther mal waters are generally calcium carbonate-type. The quick crystal growth often resulty in specific, skeleton-crystal structure formation in the incrustations. The various structural formation of the in crustation samples can be explained with the complex examination and the physical and chemical re gularities of the incrustations, respectively.
ÜBER DIE MINERALOGISCH-LITHOLOGISCHEN CHARAKTERISTIKEN VON WASSERSTEINEN AUS UNGARISCHEN THERMALQUELLEN von M.BÁN Zusammenfassung Ein Hindernis bei der laufenden Verwendung unserer Thermalwässer repräsentiert der aus scheidende Wasserstein. Die Ausscheidung von Wassersteinen setzt beim sog. „Blasenpunkt" ein, und spielt sich bei jeder Warmwasserquelle mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ab. Die aus unseren Thermalwassern ausscheidenden Wassersteine sind von kalziumkarbonatischem Charakter. Der rapide Kristallanschuß in den Wassersteinen führt oft zur Büdung einer eigenartigen skelettkristalligen Tex tur. Die Mannigfaltige Texturgestaltung der Wassersteinproben kann durch komplexe Untersuchung der Ausscheidungen bzw. durch ihre physikalisch-chemischen Gesetzmäßigkeiten erklärt werden.
28
МИНЕРАЛО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОДЯНОГО КАМНЯ, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ИЗ ТЕРМАЛЬНЫХ ВОД ВЕНГРИИ. М. БАН Резюме Одно из препятствий непрерывного использования термальных вод - выпадение из них водяного камня. Выпадение водяного камня начинается с так называемой „пузырьковой" точки, и у разных колодцев происходит с разной скоростью. Водяной камень, выделяющийся из термальных вод Венгрии, обычно состоит из карбоната кальция. Быстрый рост кристаллов водяного камня приводит к образованию своеобразной ажурной ткани. Развитие разнообраз ных тканих узоров из водяного камня можно объяснить их комплексным изучением, а также законами физики и химии.
A vízkő kiválása már a hévízkút kifolyócsövénél megfigyelhető (Egerszalóki (Demjén-42.) hévízkút)
«"**AÉste
J. ábra A hévízkúttóí elfolyó vízbó'l nagy tömegű karbonátos vízkő válik ki (Egerszaiók (Demjén-42.) hévízkút)
4. ábra Szürkésfehér, tömött kristályos, sávos felépítésű vízkő a gyógyfürdő 1. sz. hévízkútjából (Mezőkövesd, Zsóry-fürdő)
30
5. ábra Szürkés, sugaras-rostos, sűrűn sávozott vízkőkiválás (Orosháza, Dózsa Mg. Tsz. hévízkútja)
^ X SOhl GR A D» •
A.J-Tfífc^ar
°
A k u t helye
(4) Az egy helyen levő kutak szama
3. ábra Sókiváiási hajlamot mutató kutak helye Bélteky L. [3] nyomán ÚJ
'-
Ä.*** i>
s.
6. ű7>ra Hatalmas (több mm-es) szemcsemcretű pálmaieveles vázkristály 50X, +N (Orosháza, Dó/sa Mg. Tsz. hévízkútja)
7. ábra 1-5 mm-es kalcit kristályok szépen kifejlődött pálmalevél-struktúrával. Néhol a kalcit romboéderes hasadása is megfigyelhető 50X, +N (Bükkszék, Salvus-kút)
32
