Termálvízkészleteink, hasznosításuk és védelmük

HÉVÍZTÁROLÓ KÉPZŐDMÉNYEK, A HÉVIZEK MINŐSÉGE ÉS EREDETI NYOMÁSÁLLAPOTA

Hévíztároló képződmények

A hévíztároló képződményeket két fő csoportba sorolhatjuk (1. ábra és 2. ábra):

• a karsztos tárolótípust a karbonátos, hasadékos alaphegységi, illetve az ezekhez hidraulikailag többé-kevésbé kapcsolódó fedőkarsztos képződmények képviselik;
• a törmelékes medenceüledékek tároló típusához főként a felső pannon-pleisztocén homokos képződmények sorolhatók, de ide tartoznak a ritkán előforduló alsó pannon, miocén, oligocén hévíztároló képződmények is.

A történelmileg ismert hévízforrások, amelyeket már a rómaiak is hasznosítottak, s amelyek mellett főleg a török hódoltság ideje alatt számos gyógyfürdő épült ki, karszthegységeink peremén fakadtak (Hévíz, Buda, Eger). A kutatások kimutatták, hogy az itt fakadó melegvizek tulajdonképpen a karszthegységek -esetleg távolabbi fedetlen mészkő és dolomit kibúvásainak- területén beszivárgó csapadékvízből kapják utánpótlásukat, majd több ezer éves tartózkodás és nagy mélységig történő leáramlás után a kőzetekből kioldott ásványi anyagokkal gazdagodva a felszínre törnek. Az első mesterséges hévízfeltárások is ezekhez az előfordulásokhoz kapcsolódtak (1866: Harkány, 1867: Budapest, Margitsziget, 1868-78: Városliget).

Az egyre nagyobb mélységű fúrásokkal a hegységek peremén, tulajdonképpen azt a meleg karsztvizet tárták fel, amely a vízzáró fedőrétegek alatti repedezett karsztos kőzettömegben mozog a hévforrások felé. A főképpen triász, alárendelten kréta mészkő és dolomit kőzettömegek (egyes helyeken az ezekhez hidraulikailag különböző mértékben kapcsolódó eocén, oligocén mészkövek, mészmárgák)

1. ábra
A hévíztárolók típusai

2. ábra
Magyarország hévíztárolói

a vízzáró medenceüledékek alatt távolabb és nagyobb mélységben is megtalálhatók. A mélyfúrásos feltárások az idők folyamán egyre jobban eltávolodtak a klasszikus hévforrás-körzetektől, s egyre mélyebb fúrásokkal, a karsztos hegyvidékektől egyre távolabb csapolták meg azokat (pl. Komárom, Tura, Mezőkövesd). Ezek a tárolórészek hidraulikailag kapcsolatban állnak a hévíztároló karsztterületekkel, de egyes előfordulások esetében ez a kapcsolat már minimális vagy teljesen hiányzik (pl.: Igal, Zalakaros, Bük).

A nagyvastagságú – fiatalabb – laza üledékkel (homokos-agyagos képződményekkel) kitöltött medencék alatt több kilométer mélységben is találhatók – idősebb – hévíztároló karbonátos alaphegységi képződmények (mészkövek és dolomitok), amelyekből néhány helyen nagynyomású gőzt tártak fel (pl. Fábiánsebestyén, Nagyszénás a Nagyalföld DK-i részén 3000-4300 m-es mélységtartományban). Ezek az előfordulások ma még nincsenek kellően feltárva, hasznosításuk számos technikai nehézségbe ütközik, de a jövőben a geotermikus energiahasznosítás számára ezek a legperspektivikusabbak.

A hévíztároló képződmények másik nagy, s Magyarországon kiterjedtebb előfordulást jelentő típusát képezik az üledékes medencék – nagyobbrészt felső pannon korú, kisebb részben pleisztocén korú – homok-, homokkő rétegei. Ezek a rétegek agyag- és márgarétegekkel váltakozva kezdetben beltengeri, majd folyóvízi üledékként rakódtak le a földtörténet során.

A Kisalföldön és az Alföld déli részein az üledékösszlet teljes vastagsága eléri a 2-2,5 km-t. A homokos-homokköves összlet alatt is nagy vastagságú – zömében agyagos, márgás – üledék található, de ez már alig tartalmaz feltárható hévizet. Az agyag- és márgarétegek a medence mélyebb részein a homok- és homokkő rétegeket elszigetelik egymástól, de a mélység csökkenésével a vízvezető homokrétegek közötti függőleges kapcsolat egyre jobb. A medenceperemeken a rétegek dőlése is lehetővé teszi a vertikális hidraulikai kapcsolatokat.

Ezekben az így összefüggő porózus hévíztárolókban a víz természetes körülmények között is lassú áramlásban van. A sekélyebb rétegekben elhelyezkedő hideg és a mélyebb szintek meleg vizei között nincs éles határ: a hidegebb vizek lefelé szivárogva és felmelegedve a mélyebb porózus hévíztárolók utánpótlási forrását jelentették, a medence belseje felé áramló vizek pedig egyes helyeken a nagyobb mélységekből a sekélyebb rétegeken keresztül a felszínközelbe áramlottak (pl. Tiszakécskén). A felszín alatti áramlások sebessége azonban rendkívül lassú: évente néhány méter. Ennek megfelelően egyes zónákban néhányszor tízezer éves vízkorokat mutattak ki, míg máshol a hévíz kora elérheti a millió éves nagyságrendet is.

A felső pannon összlet mélyebb szintjei néhol zárt jellegűek: itt a szénhidrogének felhalmozódása is megfigyelhető. A márgás kifejlődésű alsó pannon összletben hévízkút létesítéséhez megfelelő vízadó képességű réteg már alig fordul elő. Az oligocén és miocén rétegekre is csak ritkán képeztek ki hévízkutat: ezeknek az összleteknek a homokköves és meszes kifejlődésű rétegei alkalmasak néhol kismennyiségű, nagy sótartalmú hévíz feltárására.

A termális karsztvizek kémiai összetételét alapvetően azok a karbonátos kőzettömegek határozzák meg, amelyek repedésein, hézagain átáramlik a víz. Az oldási folyamat már a beszivárgást követően közvetlenül a terepfelszín alatt megkezdődik: a beszivárgó széndioxid tartalmú víz oldja az alatta fekvő karbonátos kőzeteket. Ettől kalcium-magnézium-hidrogénkarbonátos jellegűek az ilyen vizek. Az intenzívebb áramlási zónákban a langyos és a meleg karsztvizek kis oldottanyag-tartalmúak: összes oldott sótartalmuk nem éri el az 1 g/l-t (pl. Hévíz). A víz nagyobb mélységekben is találkozik széndioxiddal, amely a mélybe süllyedt kőzettömeg átalakulásából származik. A hideg- és melegvizek keveredésének határán a meglévő széndioxid további oldásra képes, s ez nagyobb barlangok létrejöttéhez is vezethet.

Működő termálforrásaink környezetében (pl. Budapesten) sok olyan barlangot ismerünk, amely a termálforrások egykori működési helyén keletkezett.

A karbonátos kőzetekben gyakran vannak agyagásványok. A repedésekben áramló víz vegyi összetétele az agyagásványokkal való érintkezés révén az alkáli hidrogénkarbonátos jelleg felé is eltolódhat (pl. Hévíz, Harkány). A pirit bomlásából jelentős szulfáttartalmat vehet fel a víz: a kén szulfid formában is megjelenhet, ami jelentős gyógytényező.

A nagyobb mélységű, zárt termálkarsztos tárolókban a nátriumklorid koncentráció is megnövekedhet, egyes esetekben az eredeti bezárt tengervíznek megfelelő, többször 10 g/l töménységet is eléri (pl. Rábasömjén).

A termális karsztvizekben előforduló gázok legnagyobb része általában széndioxid, amely bizonyos mennyiségen felül agresszívvá teszi az ilyen vizeket. Az ilyen víz megtámadja a fémeket, a kút csövezését éppúgy, mint a szerelvényeket.

A medencebeli törmelékes hévíztárolók vize általában alkáli hidrogénkarbonátos. Az összes oldott sótartalom 1-3 g/l, de elérheti a 10 g/l értéket is. A nagy sótartalmú vizek a tárolók mélyebb, zártabb zónáiban fordulnak elő. Ilyen helyeken a víz vegyi jellege egyre inkább kloridos, a tengervízhez hasonló összetételű.

Megfigyelhető, hogy a víz az áramlás irányában lágyabbá válik, ami az agyagásványokkal történő érintkezés következménye. A nagyobb mélységben lévő vizek fölött több helyen vízrekesztő agyagmárgák helyezkednek el. Az ilyen vizek gyakran szénhidrogénekkel együtt fordulnak elő. 1 m ³ vízzel több m ³ gáz is felszínre kerül ezekből a rétegekből. A gáz főként metán, ami robbanásveszélyt okoz. Egyes kutak vizében olaj és fenol is előfordul.

A kútban feláramló, csökkenő nyomású vízből a felszabaduló széndioxid miatt az oldott mésztartalom kiválik, s a csövekben lerakódva gondokat okoz az üzemeltetésnél. A lerakódás vegyszeradagolással megelőzhető, vagy savazással utólag eltávolítható.

A hévizet tároló kőzettömegek hasadékaiban vagy pórusaiban elhelyezkedő víz nyomása több tényezőtől függ: az – esetleg távolabbi – utánpótlási területek nyomásállapota, vízszintjei; maguknak a megcsapolást jelentő forrásoknak vagy területeknek a tengerszint feletti magassága, a termálvíz sűrűsége, nyomásveszteség a felszín alatti szivárgási úton. Az utánpótlási területeken leszivárgó víz hideg, sűrűsége nagyobb, az itt kialakuló vízoszlop a fűtött feláramlási területek, forráskörzetek kisebb sűrűségű vizének magasabb meleg vízoszlopával képes egyensúlyt tartani. Ezért az utóbbi területeken túlnyomást tapasztalhatunk: a forrás vize nyomással lép a felszínre vagy a termálkútban a terep fölé szökik a víz. A termálkutak pozitív kútfejnyomását növeli, hogy a termelőcsőben lévő vízoszlop melegebb, mint környezete és a környezetében lévő vizek, ezért sűrűsége azokénál kisebb.

A kútfejnyomást növelik a kútban felemelkedő és a kútfej közelében lecsökkenő nyomás miatt kiváló gázbuborékok is. Az elmondottak is hozzájárultak ahhoz, hogy a hévízkutak kezdetben nagyrészt szabad kifolyással működtek, nyugalmi vízszintjük pedig többször 10 m-rel a terep fölött volt.