Warunki geologiczno-geotermalne Karkonoszy Warunki geologiczno-geotermalne Karkonoszy i przedpola w aspekcie zastosowania technologii EGSi przedpola w aspekcie zastosowania technologii EGS Kierunek badawczy Kierunek badawczy A.II.A.II.: : Energia odnawialna jako czynnik zrównoważonego rozwojuEnergia odnawialna jako czynnik zrównoważonego rozwojuZadanie 1: Technologie wykorzystania energii geotermalnej w warunkach geologicznych PolskiTechnologie wykorzystania energii geotermalnej w warunkach geologicznych Polski

Wiesław Bujakowski, Antoni Barbacki, Bogusław Bielec, Sławomir Graczyk, Grażyna Hołojuch, Wiesław Bujakowski, Antoni Barbacki, Bogusław Bielec, Sławomir Graczyk, Grażyna Hołojuch, Aleksandra Kasztelewicz, Beata Kępińska, Maciej Miecznik, Leszek Pająk, Robert Skrzypczak, Aleksandra Kasztelewicz, Beata Kępińska, Maciej Miecznik, Leszek Pająk, Robert Skrzypczak,

Barbara TomaszewskaBarbara Tomaszewska

Seminarium Instytutu GSMiE PAN, 6 – 8 marca 2013, Szczyrk

Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk

Pracownia Odnawialnych Źródeł Energii

Definicja EGS Definicja EGS (od ang. Enhanced Geothermal Systems) - technologia geotermalna wykorzystująca ciepło słabo przepuszczalnych skał zbiornikowych.Struktury geologiczne przydatne dla EGS występują zazwyczaj na głębokościach nieco mniejszych niż 3-5 km, gdzie akumulowane jest ciepło generowane z wnętrza Ziemi,

a dodatkowo - w sensie klasycznym – generowane również w wyniku rozpadu pierwiastków promieniotwórczych zawartych w niektórych minerałach skałotwórczych.

Państwa zainteresowane stosowaniem technologii EGS Państwa zainteresowane stosowaniem technologii EGS Europa : FrancjFrancja,a, Niemc Niemcy,y, Szwajcari Szwajcaria,a, Wielk Wielkaa Brytani Brytania,a, Litw Litwaa , , PolskPolskaa . Reszta świata: NowNowaa Zelandi Zelandia , a , FilipinFilipiny,y, Australi Australia (a (wraz wraz z Tasmanią )z Tasmanią ), , StanStanyy Zjednoczon Zjednoczone,e, Indi Indie, e, KoreKoreaa PołudniowPołudniowaa

W Europie funkcjonują trzy obiekty eksperymentalne: Soultz-sous-ForêtsSoultz-sous-Forêts (Alzacja we Francji ), Landau Landau (zachodnie Niemcy), Groß Schönebeck (wschodnie Niemcy)

1100

300

500700

900

1300

1500

1100

300

500700

900

1300

1500

m n.p.m . m n.p.m .

Szklarska Poręba Dolna - Wielki SzyszakN SSkala pozioma 1:25 000Skala pionowa 1:20 000

Kam

ien

na

Szk

lark

a

ZboczeŚ m ielcaŚ nieżny

K ocio ł(wschodni)

Ś nieżneS tawki

r

p

d

- karbońskie granity średnioziarniste-równoziarniste (grzbietowe), sporadycznie porfirowate, m iejscami drobnoziarniste

- karbońskie granity średnioziarniste, porfirowate (centralne), miejscami gruboziarniste

- karbońskie granity drobnoziarniste, porfirowate

- karbońskie żyły: p - pegmatytowe, q - kwarcowe, i - aplitowe, k - z kataklazytami

p k q

i

qq

k k k

ii

i

M apa Geologiczna 1:25 000, ark . S zklarska Poręba, M .P. M ierzejewski 1980 (uproszczony odrys)

q

12

3

4

5 5 5

1

234

5

- plejstoceńskie gliny, żw iry i głazylodowcowe zlodowacenia środkowopolskiego

- plejstoceńskie głazowiska moren czołowych zlodowacenia środkowopolskiego

- plejstoceńskie głazowiska moren czołowych zlodowacenia północnopolskiego

- plejstoceńskie rumosze skalne i gołoborza deluwialne zlodowacenia północnopolskiego

- holoceńskie osady rzeczne

- 1000

- 600- 400

2000

- 1200- 1400

m n.p.m .

Cieplice Śląskie-Zdrój - wzdłuż przekroju m agnetotellurycznego

S SE N N W

- 200

- 800

- 1600- 1800

400600800

- 1000

- 600- 400

2000

- 1400

m n.p.m .

- 200

- 800

- 1600- 1800

400600800

- 1200

r

d

p

- karbońskie granity średnioziarniste-równoziarniste (grzbietowe), sporadycznie porfirowate, m iejscami drobnoziarniste

- karbońskie granity średnioziarniste, porfirowate (centralne), m iejscami gruboziarniste

- karbońskie granity drobnoziarniste, porfirowate

- holoceńskie osady rzeczne

- uskoki: - południowy Parku Zdrojowego - północny Parku Zdrojowego - rzeki Kamiennej - rzeki Wrzosówki

SPZNPZKamWrz

C-1

C-1 i 2 - otwory eksploatacyjne Uzdrow iska Cieplice Śląskie-Zdrój (poza przekrojem)

C-2

SP

ZN

PZ

Kam

Wrz

0 600

- 1000

- 600- 400

2000

- 1200- 1400

m n.p.m .

Zbocza Chojnika - Cieplice Śląskie-Zdrój

S W N E

1

- 200

- 800

- 1600- 1800

400600800

- 1000

- 600- 400

2000

- 1400

m n.p.m .

- 200

- 800

- 1600- 1800

400600800

- 1200

12

3

4

- plejstoceńskie żwiry preglacjalne zlodowacenia środkowopolskiego

- holoceńskie osady deluwialne

r

d

p

- karbońskie granity średnioziarniste-równoziarniste (grzbietowe), sporadycznie porfirowate, m iejscami drobnoziarniste

- karbońskie granity średnioziarniste, porfirowate (centralne), m iejscami gruboziarniste

- karbońskie granity drobnoziarniste, porfirowate

- karbońska żyła karcowaQ

- żyły lamprofirowe

- holoceńskie osady rzeczne

- holoceńskie torfy

-strefa dyslokacyjna ze zrzutem ku N, wg regionalnych badań geologicznych

- uskoki: - brzeżny Karkonoszy - południowy Parku Zdrojowego - północny Parku Zdrojowego - rzeki Kamiennej - rzeki Wrzosówki

bKSPZNPZKamWrz

- brekcje

- strefy silnych spękań

- wypływy wód

2

2

3 3 34

4

4

MT

MT - profil archiwalnych badań magneto-tellurycznych

C-1

C-1 i 2 - otwory eksploatacyjne Uzdrow iska Cieplice Śląskie-Zdrój

C-2

bK

SP

ZN

PZ

Kam

Wrz

Q

0 600

- karbońska żyła kwarcowa

Cieplice otw. C-1 - G ołębnik [448,0 m n.p.m.]

N W W S EE

i

1

- 1600- 1800

- 1000

- 600- 400

2000

- 1200- 1400

m n.p.m .

- 200

- 800

400600800

- 1000

- 600- 400

2000

- 1400

m n.p.m .

- 200

- 800

- 1600- 1800

400600800

- 1200

1 - holoceńskie osady deluwialne

r

d

p

- karbońskie granity średnioziarniste-równoziarniste (grzbietowe), sporadycznie porfirowate, m iejscam i drobnoziarniste

- karbońskie granity średnioziarniste, porfirowate (centralne), m iejscam i gruboziarniste

- karbońskie granity drobnoziarniste, porfirowate

- karbońskie żyły aplitowei

- karbońskie żyły lamprofirowe

- holoceńskie osady rzeczne

- uskoki: - południowy Parku Zdrojowego - północny Parku Zdrojowego - rzeki Kamiennej - rzeki Wrzosówki

SPZNPZKamWrz

- brekcje

- strefy silnych spękań

- wypływy wód

2

2C-1 - otwór eksploatacyjny Uzdrowiska Cieplice Ś ląskie-Zdrój

C-1

SP

ZN

PZ

2 2 2 2 2 2 221 1 1 1 12

0 600

i

i

ii

Q

Q

TEKTO NIKA, FOTOLINEAM ENTY I W ULKANITYPLUTO NU KARKON OSZY I SĄSIEDZTWA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Frydlant

L iberec

Jablonec n. N is.

Szklarska Poręba

C ieplice Ś l.-Zdró j

JELE NIA G Ó RA

W ysoka Kopa1127

Szrenica1362

W lk. S zyszak1509

M ł. Szyszak1436

Śnieżka1605

Baraniec723

W leń

Z łotoryja

0 4 8 km

Bukovec1005

   Obiekty wg Mapy Fotogeologicznej Sudetów, 1:200 000 (1986): 1. dyslokacje wyznaczone badaniami geologicznymi, potwierdzone (lub zmodyfikowane) fotointerpretacją obrazów satelitarnych i lotniczych z 1985 r.2. dyslokacje prawdopodobne, wg fotointerpretacji obrazów satelitarnych i lotniczych

z 1985 r.3. dyslokacje drobne i ważniejsze głębokie spękania w granitach, wg fotointerpretacji obrazów satelitarnych z 1985 r.4. dyslokacje wyznaczone wg danych geologicznych na obszarze Polski, nie potwierdzone fotointerpretacją obrazów satelitarnych i lotniczych z 1985 r.5. dyslokacje wyznaczone wg danych geologicznych na obszarze Polski z zaznaczeniem skrzydła zrzuconego uskoków (linią przerywaną), nie potwierdzone fotointerpretacją obrazów satelitarnych i lotniczych z 1985 r.6. fotolineamenty granic litologicznych widoczne na obrazach satelitarnych i lotniczych z 1985 r.7. fotolineamenty (inne) widoczne na obrazach satelitarnych z 1985 r.8. fotolineamenty (inne) widoczne na obrazach lotniczych z 1985 r.9. pluton Karkonoszy (KARBON: górny karbon) – część polska Obiekty wg Přehlednej Geologickej Mapy Odkrytej – Liberecki kraj, 1:200 000 (2005): 9. pluton Karkonoszy (KARBON: górny karbon) – część czeska (wyłącznie liberecka strefa biotytowo-porfirowa; pominięta tanvaldska strefa dwułyszczykowa na NW od Liberca i granodioryt fojtski na południe od Jabloneca n. Nis.)10. dyslokacje wyznaczone wg danych geologicznych na obszarze Czechach Obiekty wg Mapy Geologicznej Polski, Arkusz Jelenia Góra, 1:200 000 (1979): 11. ryolity i ich tufy, ryodacyty i trachity (PERM: środkowy czerwony spągowiec)12. trachybazalty, melafiry (PERM: środkowy czerwony spągowiec)13. bazalty, tufy bazaltowe (TRZECIORZĘD: górny paleogen) 14. granica polsko-czeska 

LITOLOGIA I TEKTONIKA PLUTONU KARKONOSZY 

Obiekty wg Mapy Fotogeologicznej Sudetów, 1:200 000 (1986): - dyslokacje wyznaczone badaniami geologicznymi, potwierdzone (lub zmodyfikowane) fotointerpretacją obrazów satelitarnych i lotniczych z 1985 r. [różowe linie]- dyslokacje prawdopodobne, wg fotointerpretacji obrazów satelitarnych i lotniczych z 1985 r. [pomarańczowe linie]- dyslokacje drobne i ważniejsze głębokie spękania w granitach, wg fotointerpretacji obrazów satelitarnych z 1985 r. [pomarańczowe linie przerywane]- dyslokacje wyznaczone geologicznie w Polsce, nie potwierdzone fotointerpretacją obrazów satelitarnych i lotniczych z 1985 r. [ czarne cienkie linie]- dyslokacje wyznaczone geologicznie w Polsce z zaznaczeniem skrzydła zrzuconego uskoków (linią przerywaną), nie potwierdzone fotointerpretacją obrazówsatelitarnych i lotniczych z 1985 r. [ czarne linie: cięgła i przerywana]- pluton Karkonoszy (KARBON: górny karbon) – część polska [szare pole wyznaczone zasięgiem granitów gruboziarniztych] Obiekty wg Přehlednej Geologickej Mapy Odkrytej – Liberecki kraj, 1:200 000 (2005):  - pluton Karkonoszy (KARBON: górny karbon) – część czeska [szare pole - wyłącznie liberecka strefa biotytowo-porfirowa jako kontynuacja zasięgu granitów gruboziarnistych]- dyslokacje wyznaczone geologicznie w Czechach [ brązowe linie] Obiekty wg Mapy Geologicznej Polski, Arkusz Jelenia Góra, 1:200 000 (1979): - bazalty, tufy bazaltowe (TRZECIORZĘD: górny paleogen) [większe niebieskie pola obwiedzione czarną cienką linią] Obiekty wg Szczegółowej Mapy Geologicznej Sudetów 1:25 000, Arkusze: Rozdroże Izerskie (1968), Piechowice (1968), Jelenia Góra Zachód (1964), Jelenia Góra Wschód (1957), Janowice Wielkie (1956), Jakuszyce (1990), Szklarska Poręba (1980), Sosnówka (1957), Kowary (1957) Żyły: gruboziarniste – strome lub pionowe (lamprofiry, kersantyty, sjenity, granodioryty, porfiry felzytowe, porfiry granitowe [mikrogranity], pegmatyty, granity alkaliczno-skaleniowe) [ grube czarne linie ]drobnoziarniste – różnokierunkowe (aplity [zielonożółte linie], szliry biotytowe [ciemnozielone małe pola obwiedzione czarną cienką linią]) - strome lub pionowe (limburgity, bazalty [bardzo małe niebieskie pola obwiedzione czarną cienką linią], granity wzbogacone w biotyt [jasnożółte linie]) brekcjowate – różnokierunkowe (żyły kwarcowe [turkusowe drobne linie]) - strome lub pionowe (kataklazyty, mylonity i brekcje; kataklazyty i brekcje okwarcowane) [ niebieskofioletowe linie] Granity: gruboziarniste [pola szare], średnioziarniste [ pola brązowe], drobnoziarniste [pola żółte]

Czerw ony PotokG T-1

G ranica M iasta-gm inySzklarska Poręba

M ie jscow ość- siedziba M iasta-gm iny

Projektow any otwórbadawczy G T-1

Lokalizacja re jonu projektowanych pracgeologicznych na tle m apy topograficznej sytuacyjnej

Nazwaopracowania

Nazwarysunku

Projekt prac geologicznych w celu wykonaniaotworu badawczego Czerwony Potok G T-1 w granitach górnokarbońskich

ZAŁ. 1A

Zasięgkorytarza ekolog icznegosieci NATURA 2000

KARKONOSKI

PARKNARODOW Y

Rez. “Krokusyw Górzyńcu”

Rez. Torfowiskadoliny Izery”

Specjalny Obszar Ochrony SiedliskPLH020047 Torfowiska Gór Izerskich

Specjalny Obszar Ochrony Siedlisk PLH020006 Karkonosze

Obszar Specjalnej Ochrony Ptaków PLB020007 Karkonosze

Proponowane profile m agnetote lluryczne

Inne istn ie jąceotwory

KG -I

KG -II Czerw ony Potok P IG -1

Proponowana lokalizacja magnetotellurycznych profili badawczych na tle Mapy Topograficznej 1:50 000 i elementów ochrony środowiska przyrodniczego

Proponowana lokalizacja badań teledetekcyjnych dla wytypowania obszarów do szczegółowych badań geofizycznych

Poziomy przekrój temperaturowy plutonu Karkonoszy na głębokości 3000 m p.p.o.

wynik modelowania numerycznego

LOKALIZACJA PRZEKROI GEOLOGICZNYCH

1 - archiwalnego

A-D - nowych

1A B

C

D

Wg danych z głębokiego otworu Cieplice ŚlCieplice Śląąskieskie C-1C-1należy spodziewać się:ponadponad 1 13030 ooCC na głębokości na głębokości co najmniej co najmniej 3 km 3 km (Dowgiałło (Dowgiałło 19981998))

Wg danych z płytkiego otworu badawczego Czerwony Potok PIG-1Czerwony Potok PIG-1 należy spodziewać się:

ok. 114 ok. 114 ooC na głębokości 3 km C na głębokości 3 km ok.ok. 152 152 ooC na głębokości 4 kmC na głębokości 4 km

(badania z 2012 r.)(badania z 2012 r.)

TEKTONIKA, FOTOLINEANENTY I WULKANITY PLUTONU KARKONOSZY

I SĄSIEDZTWA

Szklarska Poręba Dolna - Wielki Szyszak

Cieplice otw. C-1 – Gołębnik [448 m n.p.m.]

Zbocza Chojnika – Cieplice Śląskie-ZdrójCieplice Śląskie-Zdrój – wzdłuż przekroju

magnetotellutycznego

PRZEKROJE GEOLOGICZNE – LOKALOZACJA:

C-1

PIG-1

Karpniki - południow e stoki Miedzianych Skał [741,0 m n.p.m .]

- 600

- 400

200

0

m n.p.m .

- 200

400

600

- 600

- 400

200

0

m n.p.m .

- 200

400

600

N W W S EE0 600

1 - holoceńskie żw iry i piaski tarasów 4-6 m n.p. rzeki

r

d

p

- karbońskie granity średnioziarniste-równoziarniste (grzbietowe), sporadycznie porfirowate, m iejscami drobnoziarniste

- karbońskie granity średnioziarniste, porfirowate (centralne), m iejscami gruboziarniste

- karbońskie granity drobnoziarniste (aplogranity)

- karbońskie żyły aplitowei

- karbońskie żyły lamprofirowe

2 - holoceńskie osady rzeczne

- karbońska żyła kersantytowa

- karbońskie żyły porfirów granitowych (mikrogranitów)

- karbońskie żyły sjenitowe

k

g

i

ii

i

i

ii

i i

kg g

g

1 1 12 2 2 2

Karpniki –południowe stoki Miedzianych Skał [741,0 m n.p.m.]