uwarunkowania geologiczno- hydrogeologiczne

UWARUNKOWANIA GEOLOGICZNOHYDROGEOLOGICZNE
EKSPLOATACJI ZŁÓŻ KRUSZYW
ŻWIROWO-PIASKOWYCH
GEOLOGY AND HYDROGEOLOGY CONDITIONS IN THE
EXPLOITATION OF THE GRAVEL AND SAND AGGREGATE
Jacek MOTYKA, Mariusz CZOP,
Ryszard MYSZKA, Jerzy GÓRECKI
WPROWADZENIE
PODEJŚCIE HOLISTYCZNE
PRZESTRZEŃ GEOGRAFICZNA = miejsce występowania
określonych zasobów
oraz miejsce
działalności człowieka
ZŁOŻA SUROWCÓW MINERALNYCH są zasobami:
1) o zdeterminowanej lokalizacji,
2) stosunkowo rzadko występującymi
RODZAJ ZŁOŻA SUROWCÓW MINERALNYCH
determinuje w znaczącym stopniu jego oddziaływanie
na środowisko
STRUKTURA PRZESTRZENI GEOGRAFICZNEJ
PRZESTRZEŃ
PRZYRODNICZA
PRZESTRZEŃ
SPOŁECZNO
- GOSPODARCZA
podłoże geologiczne
warunki klimatyczne
stosunki wodne
ukształtowanie
powierzchni
warunki glebowe
szata roślinna
świat zwierzęcy
struktura przestrzenna rolnictwa
struktura przestrzenna przemysłu
sieć komunikacyjna
sieć usług i instytucji
rozmieszczenie ludności i zróżnicowanie
struktur demograficznych
sieć osadnicza
zasoby kapitałowe i finansowe
zasoby kultury materialnej
zasoby kultury duchowej
poziom wykształcenia ludności
aspiracje społeczne mieszkańców
zasoby intelektualne
świadomość społeczna
świadomość polityczna
świadomość kulturowa
źródło: opracowanie własne na podstawie (Zioło 1999)
MODEL FUNKCJONOWANIA
PRZESTRZENI GEOGRAFICZNEJ
Przestrzeń geograficzna
źródło: (Zioło 1999)
PRZESTRZEŃ
MACIERZ
ZŁOŻONYCH
RELACJI
POMIĘDZY
WYBRANYMI
ELEMENTAMI
PRZESTRZENI
(PODPRZESTRZENIAMI)
GE OGRA FIC ZNA
Przestrzenie
Podprzestrzenie
Przestrzeń
przyrodnicza
podłoże geologiczne
X1
warunki klimatyczne
stosunki wodne
ukształtowanie powierzchni
warunki glebowe
szata roślinna
świat zwierzęcy
..............................
Xn
Przestrzeń
społeczno gospodarcza
struktura rolnictwa
Y1
struktura przemysłu
sieć komunikacyjna
sieć usług i instytucji
stosunki demograficzne
sieć osadnicza
zasoby kapitałowe i finansowe
..............................
ym
Przestrzeń
kulturowa
kultura materialna
Z1
kultura duchowa
wykształcenie ludności
aspiracje społeczeństwa
zasoby intelektualne
świadomość społeczna
świadomość polityczna
świadomość kulturowa
. .................................
Zk
Przestrzeń
przyrodnicza
X1 , X2 , ....., Xn
Przestrzeń
społ. - gosp.
Y1 , Y2 , ....., Ym
Przestrzeń
kulturowa
Z1 , Z2 , ....., Zk
PODŁOŻE GEOLOGICZNE
SUROWCE MINERALNE występują w obrębie PODŁOŻA
GEOLOGICZNEGO, charakteryzowanego przez
określony zespół czynników
Formacje skalne
Jednostki surowcowe
Złoża
Warunki hydrogeologiczne
Warunki geolog. - inżynierskie
źródło: (Zioło 1999)
Wzajemne zależności elementów składowych PODŁOŻA
GEOLOGICZNEGO można opisać przy pomocy złożonej
macierzy zależności. Zasadniczo czynniki te są silnie
zdeterminowane przez typ FORMACJI SKALNEJ
WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE są ściśle związane
z podprzestrzenią STOSUNKÓW WODNYCH
ZŁOŻA KRUSZYW NATURALNYCH
KRUSZYWA NATURALNE grupa kopalin okruchowych
o zróżnicowanym składzie ziarnowym (głównie żwiry,
pospółki i piaski), zbudowanych głównie z ziaren
kwarcu
KRYTERIA BILANSOWOŚCI zależne od rodzaju
dokumentowanego złoża a) piaski skaleniowokwarcowe, b) piaski kwarcowe i c) żwiry i pospółki
1) minimalna miąższość złoża – 2 m (a, b, c)
2) stosunek nadkład : złoża – 0,3 (a); 0,5 (b); 1,0 (c)
3) maksymalna zawartość pyłów mineralnych – 10%
(a); 5% (b); 15% (c)
4) minimalna zawartość ziaren kwarcu – 85% (b)
ZŁOŻA KRUSZYW NATURALNYCH
KRUSZYWA NATURALNE grupa kopalin występujących powszechnie
(kopaliny pospolite); związane głównie z utworami
czwartorzędowymi, oraz znacznie rzadziej z trzeciorzędowymi,
kredowymi i jurajskimi
ZŁÓŻA KRUSZYW NATURALNYCH są ukształtowane w wyniku
procesów geologicznych WIETRZENIA i TRANSPORTU; dostateczną
„siłę" dla przenoszenia materiału okruchowego mają:
1) LODOWCE (z. lodowcowe właściwe – moreny czołowe)
2) WODY Z TOPIENIA LODOWCA (z. wodno-lodowcowe – moreny
czołowe i boczne, ozy oraz kemy a także z. rzeczno-lodowcowe –
sandry i pradoliny)
3) RZEKI (z. rzeczne - tarasy akumulacyjne i stożki napływowe)
4) MORZA (z. morskie - plażowe i denne)
5) WIATR (z. eoliczne – wydmy i pola wydmowe)
złoże kruszywa może również występować in situ tj. w miejscu
wietrzenia (z. wietrzeniowe)
WYSTĘPOWANIE ZŁÓŻ KRUSZYW
NATURALNYCH
WIĘKSZOŚĆ TYPÓW ZŁÓŻ KRUSZYW NATURALNYCH MA
STOSUNKOWO NIEWIELKIE MIĄŻSZOŚCI (KILKA DO
KILKUNASTU METRÓW) I RELATYWNIE MAŁE ROZMIARY,
ZŁOŻA WODNO-LODOWCOWE SĄ STOSUNKOW RZADKIE
ZŁOŻA DUŻE I O ZNACZNEJ MIĄŻSZOŚCI NALEŻĄ DO TYPU
RZECZNO-LODOWCOWEGO, GŁÓWNIE PRADOLINY ALE
I SANDRY ORAZ TYPU RZECZNEGO – TARASÓW
AKUMULACYJNYCH
LOKALIZACJA ZŁÓŻ DUŻYCH I O ZNACZNEJ MIĄŻSZOŚCI
JEST SILNIE ZDETERMINOWANA W PRZYPADKU TYPU
RZECZNO-LODOWCOWEGO W PRZEWADZE DO OBSZARU
POLSKI PÓŁNOCNEJ ZAŚ W PRZYPADKU TYPU RZECZNEGO
– TARASÓW AKUMULACYJNYCH DO DOLIN RZEK
HYDROGEOLOGIA ZŁÓŻ KRUSZYW
NATURALNYCH
ZŁOŻA KRUSZYW NATURALNYCH (PIASKI, POSPÓŁKI
I ŻWIRY) SĄ ZBUDOWANE ZE SKAŁ:
1) O DUŻEJ ZASOBNOŚCI WODNEJ, WSPÓŁCZYNNIK
POROWATOŚCI n=20-30%; 1m3 zawodnionego piasku
zawiera około 200-300 litrów wody
2) O BARDZO DOBREJ WODOPRZEPUSZCZALNOŚCI,
WSPÓŁCZYNNIK FILTRACJI k=1×10-4 m/s
STREFY WYSTĘPOWANIA ZNACZĄCYCH MIĄŻSZOŚCI
ZAWODNIONYCH UTWORÓW PIASZCZYSTOŻWIROWYCH SĄ UZNAWANE ZA ZBIORNIKI WÓD
PODZIEMNYCH (PRADOLINY ORAZ DOLINY RZECZNE
SĄ ZBIORNIKAMI O CHARAKTERZE REGIONALNYM)
WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE ZŁOŻA ZALEŻĄ
BEZPOŚREDNIO OD JEGO POZYCJI W STOSUNKU DO
ZWIERCIADŁA WÓD PODZIEMNYCH
1) ZŁOŻA POŁOŻONE PONAD ZWIERCIADŁEM WÓD PODZIEMNYCH
– złoża niezawodnione
2) ZŁOŻA POŁOŻONE PONIŻEJ ZWIERCIADŁA WÓD PODZIEMNYCH
– złoża zawodnione
WPŁYWY EKSPLOATACJI ZŁÓŻ KRUSZYW
NATURALNYCH NA STOSUKI WODNE
WPŁYWY EKSPLOATACJI ZŁOŻA KRUSZYW NATURALNYCH NA
STOSUNKI WODNE WYNIKAJĄ BEZPOŚREDNIO Z JEGO POZYCJI
W STOSUNKU DO ZWIERCIADŁA WÓD PODZIEMNYCH
POBÓR WODY PRZY EKSPLOATACJI
ZŁÓŻ KRUSZYW NATURALNYCH
WIELKOŚĆ POBORU WODY
Z GÓROTWORU W TRAKCIE
EKSPLOATACJI
ZAWODNIONEGO ZŁOŻA
KRUSZYWA
1) ILOŚĆ WODY USUNIĘTA
WRAZ Z POZYSKIWANYM
PIASKIEM (OBECNA
W PORACH)
~O,25 m3 WODY
NA 1 m3 KRUSZYWA
2) ILOŚĆ WODY
DOPŁYWAJĄCA DO
WYBRANEJ WOLNEJ
PRZESTRZENI
1 m3 WODY
NA 1 m3 KRUSZYWA
ZWIĘKSZONE PAROWANIE
Z POWIERZCHNI ZBIORNIKA
LEJ DEPRESJI
LEJ DEPRESJI = STREFA OBNIŻONEGO ZWIERCIADŁA
WODY, POWSTAJE WOKÓŁ STREF
DRENAŻU WÓD PODZIEMNYCH
WARUNKI GEOLOGICZNE,
LOKALNE
GŁÓWNIE WYSTĘPOWANIE
USKOKÓW, NIECKOWEGO
ZALEGANIA WARSTW,
WYKLINOWYWANIE SIĘ WARSTW
ITP.
WYSTĘPOWANIE KONTAKTÓW
HYDRAULICZNYCH Z INNYMI
WARSTWAMI WODONOŚNYMI,
GŁÓWNIE OKIEN
HYDROGEOLOGICZNYCH
WYSTĘPOWANIE
STOSUNKOWO DUŻYCH RZEK
I JEZIOR
WYDATEK WODY ODPOMPOWYWANEJ Z
WARSTWY WODONOŚNEJ (ZALEŻNOŚĆ
WPROSTPROPORCJONALNA)
WARTOŚĆ MAKSYMALNEGO OBNIŻENIA
ZWIERCIADŁA WODY W CENTRUM SYSTEMU
DRENAŻOWEGO (ZALEŻNOŚĆ
WPROSTPROPORCJONALNA)
WSPÓŁCZYNNIK FILTRACJI WARSTWY
WODONOŚNEJ
(ZALEŻNOŚĆ WPROSTPROPORCJONALNA)
GRANICA LEJA DEPRESJI W PRAKTYCE JEST
PRZYJMOWANA DLA PEWNEJ GRANICZNEJ
WARTOŚCI OBNIŻENIA ZWIERCIADŁA WODY
(„DO POMINIĘCIA”) KTÓRA POWINNA BYĆ
USTALANA INDYWIDUALNIE DLA
KONKRETNYCH PRZYPADKÓW (OBSZARÓW
BADAŃ)
LEJ DEPRESJI W KOPALNIACH
KRUSZYWA
MAKSYMALNE OBNIŻENIE
ZWIERCIADŁA WODY
 H=~1-2 M
TRUDNOŚCI Z BADANIEM LEJA DEPRESJI
W STREFIE „ZEWNETRZNEJ”, GDZIE OBNIŻENIA
ZWIERCIADŁA WODY SA RZĘDU POJEDYNCZYCH
CENTYMENTRÓW
ZASIEG LEJA DEPRESJI OGRANICZA
SIĘ NA NAJBLIŻSZYM ZBIORNIKU
WODNYM LUB RZECE
LEJ DEPRESJI DLA KOPALŃ
KRUSZYWA NATURALNEGO
MA NIESZKODLIWY CHARAKTER
ZMIANY NATURALNYCH KIERUNKÓW
PRZEPŁYWU WÓD PODZIEMNYCH
WODY PODZIEMNE DOPŁYWAJĄ DO
NAJNIŻEJ POŁOŻONEGO PUNKTU
(WYROBSIKA)
RZECZYWISTE POMIARY GEODEZYJNE DLA
KOPALNI KRUSZYWA NATURALNEGO
POTWIERDZAJĄ PRZEPŁYW WODY Z RZEKI
POWSTANIE SZTUCZNEGO
ZBIORNIKA WODNEGO
POWSTAWANIE
ATRAKCYJNYCH
POD WZGLĘDEM
REKREACYJNYM
ZBIORNIKÓW
WODNYCH
KLUCZOWE
ZNACZENIE
JAKOŚCI WÓD
W SZTUCZNYM
ZBIORNIKU
EFEKT „WYPŁASZCZENIA” ZWIERCIADŁA
WÓD PODZIEMNYCH NA OBSZARZE
SZTUCZNEGO ZBIORNIKA
ANALIZA WPŁYWÓW
NA ŚRODOWISKO WODNE
KAŻDE ZAGROŻENIE ŚRODOWISKA JEST
UCIĄŻLIWOŚCIĄ DLA ŚRODOWISKA, LECZ NIE
KAŻDA UCIĄŻLIWOŚĆ JEST DLA NIEGO
ZAGROŻENIEM źródło: Ochrona środowiska, w: Encyklopedia zarządzania
EKSPLOATACJA ZŁÓŻ KRUSZYW NATURALNYCH,
ZARÓWNO W WARUNKACH NIEZAWODNIONYCH
JAK I ZAWODNIONYCH NIE POWODUJE ISTOTNYCH
SZKODLIWYCH ODDZIAŁYWAŃ NA ŚRODOWISKO
WODNE
EKSPLOATACJA ZŁÓŻ KRUSZYW NATURALNYCH,
MOŻE BYĆ SZKODLIWA JEDYNIE DLA SIEDLISK
ORGANIZMÓW WODOLUBNYCH, WRAŻLIWYCH
NAWET NA NIEWIELKIE WAHANIA WILGOTNOŚCI
SKAŁ PODŁOŻA
PODSUMOWANIE
I.
SILNE SKOMPLIKOWANIE CZYNNIKÓW
OPISUJĄCYCH PRZESTRZEŃ - PODŁOŻA
GEOLOGICZNEGO, SPRAWIA ŻE KONIECZNA JEST
SZCZEGÓŁOWA ANALIZA UWARUNKOWAŃ
GEOLOGICZNO-HYDROGEOLOGICZNYCH DLA
POSZCZEGÓLNYCH PRZYPADKÓW
II. EKSPLOATACJA KRUSZYWA NATURALNEGO POD
WZGLĘDEM HYDROGEOLOGICZNYM NIE
POWODUJE ISTOTNYCH I SZKODLIWYCH ZMIAN
W ŚRODOWISKU WODNYM
III. ZASADNE JEST POGŁĘBIONE ROZWAŻENIE
POTENCJALNYCH WPŁYWÓW EKSPLOATACJI
KRUSZYWA NA ŚRODOWISKO WODNE TYLKO
W PRZYPADKU SĄSIEDZTWA WRAŻLIWYCH
SIEDLISK ORGANIZMÓW WODOLUBNYCH