Wersja PDF (do druku)

Tektonika

Utwory przedtrzeciorzędowe podlegały kilkakrotnie ruchom tektonicznym. Proterozoiczne skały metamorficzne i utwory karbońskie podlegały fałdowaniom i tektonice uskokowej (Winnicka G., 1988). Zalegające na nich osady permo-mezozoiczne tworzą monoklinę zapadającą maksymalnie pod kątem kilku stopni na północny wschód. Na skutek ruchów tektonicznych z przełomu kredy i trzeciorzędu utwory monokliny zostały pocięte systemem uskoków, o zrzutach osiągających setki metrów, na szereg wzajemnie poprzesuwanych bloków tektonicznych. Dominujący system uskoków jest równoległy do przebiegu doliny Odry (rys. 1, 3). W efekcie ruchów tektonicznych w zachodniej części Wrocławia obserwujemy pod utworami kenozoiku wychodnie permu i dolnego triasu, natomiast we wschodniej części miasta kajpru i wapienia muszlowego. W trzeciorzędzie zapoczątkowane zostały obniżające i wznoszące ruchy tektoniczne, które trwają prawdopodobnie do dzisiaj. Z czwartorzędem związane są z kolei deformacje glacitektoniczne mające w rejonie Wrocławia ograniczony zasięg.

Rysunek 3.

Charakterystyka warunków geologiczno-inżynierskich

W rejonie Wrocławia można wyróżnić dwa obszary o wyraźnie odmiennych warunkach geologiczno-inżynierskich (Buksiński S. i inni, 1974, Winnicka G, 1988). Jeden związany z obszarem wysoczyzny morenowej obejmujący generalnie południową część miasta oraz drugi związany z doliną Odry (rys. 2). Na obszarze wysoczyzny morenowej dominują gliny morenowe oraz piaski i żwiry wodnolodowcowe. Gliny wykazują stałą miąższość rzędu 3-5 m, jedynie na obszarze samego miasta pokrywa tych utworów nie jest ciągła. Zwierciadło wód gruntowych występuje przeważnie poniżej 2 metrów. Gliny zwałowe charakteryzują się dobrymi parametrami wytrzymałościowymi stwarzając korzystne warunki dla posadowienia obiektów budowlanych. Piaski i żwiry zajmują niewielką część wysoczyzny i wykazują małe zróżnicowanie własności fizyczno-mechanicznych co pozwala na ograniczenie zakresu badań geologiczno-inżynierskich. Holoceńska dolina Odry wykształcona jest w postaci piasków, żwirów i namułów tarasów zalewowych i starorzeczy. Namuły wykazują dużą plastyczność i wilgotność natomiast piaski i żwiry charakteryzują się niskim stopniem zagęszczenia. Poziom wód gruntowych występuje na głębokości 0-2 m. Mozaikowa zmienność tych osadów, silne zawodnienie oraz słabe własności geotechniczne utrudniają i komplikują prowadzenie prac budowlanych na tym obszarze. Dodatkowo na obszarze pradoliny Odry mamy do czynienia ze stałą subsydencją podłoża wskutek diagenezy osadów co powoduje problemy z osiadaniem obiektów budowlanych. Niekorzystne warunki posadowienia budowli związane są także z obszarami wychodni iłów trzeciorzędowych. W rejonie Pilczyc zaobserwować można nierównomiernie osiadanie i pękanie budowli spowodowane złym odwadnianiem i zasoleniem ilastego podłoża. Obszar Wrocławia charakteryzuje się także występowaniem wód agresywnych w stosunku do betonu i żelaza. W płytkich wodach czwartorzędowych doliny Odry i jej dopływów stwierdzona została agresywność siarczanowa, węglanowa i kwasowa (Winnicka G., 1988, Szadorski J., 1996, Jerz U., 1997).

Złoża kopalin mineralnych

Na tle Dolnego Śląska miasto i jego okolice nie posiada licznych i bogatych złóż kopalin. Z osadów czwartorzędu przedmiotem eksploatacji są piaski i żwiry rzeczne oraz fluwioglacjalne dostarczające kruszywa budowlanego. Znacznie większą wartość przedstawiają złoża glin i iłów trzeciorzędowych stosowane w produkcji ceramiki budowlanej. Na obszarze zachodniej części Wrocławia, w rejonie Pilczyc i Stabłowic, spotkać można zalane wyrobiska po zakończonej eksploatacji tych kopalin. Na głębokościach kilkuset metrów stwierdzono okruszcowanie minerałami Cu, Zn i Pb wapieni i łupków cechsztyńskich a także złoża triasowych i permskich anhydrytów. Na obszarze Wrocławia nawiercone zostały również wody termalne w utworach wodonośnych permu i triasu.

Poziomy wodonośne w rejonie Wrocławia

Na obszarze Wrocławia i w jego najbliższym otoczeniu wydzielić można cztery piętra wodonośne występujące w utworach czwartorzędu, trzeciorzędu, triasu i permu (Różycki M., 1969, Mroczkowska B., Michniewicz M., 1974, Malinowski J, 1991). Najpłycej położone piętro wodonośne czwartorzędu stanowi najbardziej dostępny, a przez to najczęściej wykorzystywany zbiornik wód podziemnych. W utworach czwartorzędowych poziomy wodonośne tworzą osady dolin kopalnych, piaski i żwiry fluwioglacjalne oraz osady rzeczne (rys. 3, 4, 5). Piaski i żwiry wodnolodowcowe nie tworzą ciągłego poziomu lecz szereg lokalnych, izolowanych zbiorników wód podziemnych rozdzielanych glinami zwałowymi. Piaski i żwiry tarasów zalewowych jedynie w dolinie Odry i Oławy tworzą poziomy wodonośne o znacznym rozprzestrzenieniu i zmiennych miąższościach osiągających maksymalnie kilkanaście metrów. Od powierzchni utwory wodonośne izolowane są często słabo przepuszczalnymi namułami. Poziomy wodonośne w aluwiach Odry i Oławy nie umożliwiają eksploatacji znacznych ilości wód podziemnych, ale stwarzają sprzyjające warunki do budowy ujęć infiltracyjnych.

Rysunek 4.

Rysunek 5.

Piętro wodonośne trzeciorzędu stanowią piaski, rzadziej żwiry, miocenu tworzące soczewy o zróżnicowanej miąższości i rozciągłości w obrębie dominujących utworów ilastych. W utworach trzeciorzędu występuje od jednego do trzech poziomów wodonośnych, często rozczłonkowanych, tworzących wielowarstwowy system o zmiennych miąższościach. Ze względu na małą zasobność i niską jakość eksploatacja tych wód na obszarze Wrocławia odbywa się jedynie w rejonie Leśnicy, Maślic, Muchoboru, Zakrzowa i Swojczyc. Utwory wodonośne o miąższości kilkudziesięciu metrów zalegają na głębokości od 40 do ponad 100 m poniżej powierzchni terenu. Zwierciadło wód ma charakter naporowy lokalnie artezyjski. Stwierdzane wcześniej na obszarze miasta samowypływy, wskutek intensywnej eksploatacji, straciły swój artezyjski charakter. Poza Wrocławiem użytkowe warstwy wodonośne trzeciorzędu występują także w obszarze pomiędzy Wiązowem, Oławą i Oleśnicą oraz Trzebnicą, Wołowem i Środą Śląską (Krawczyk J. i inni, 1996).

Rozpoznanie utworów wodonośnych triasu i permu umożliwiło wykonanie pod koniec lat 70. głębokich otworów wiertniczych położonych na terenie Wrocławia (Biel Z, Dendewicz A., Młodzianowski S., 1983). Triasowe piętro wodonośne obejmuje poziom wodonośny wapienia muszlowego i pstrego piaskowca. Znaczenie użytkowe dla eksploatacji wód posiada poziom wapienia muszlowego. Wodonośne wapienie i dolomity rozpoznane zostały w całym profilu wapienia muszlowego. Strop tych warstw nawiercono na głębokości od 180 do 380 metrów. Zwierciadło wód szczelinowych środkowego triasu ma charakter artezyjski i stabilizuje się na wysokości kilku lub kilkunastu metrów nad powierzchnią terenu.

Zalegający poniżej szczelinowo-porowy poziom wodonośny pstrego piaskowca charakteryzuje się niską wodonośnością i wysokim zasoleniem wód. Zwierciadło wód tego poziomu ma charakter artezyjski i nawiercone zostało w drobnoziarnistych piaskowcach na głębokości kilkuset metrów. Z uwagi na wysoką mineralizację wody pstrego piaskowca tworzą prawdopodobnie jeden poziom z niżej występującymi osadami czerwonego spągowca.

Warunki hydrogeologiczne w obrębie permskiego piętra wodonośnego nie są w rejonie Wrocławia bliżej rozpoznane. Wody podziemne występują w piaskowcach czerwonego spągowca i cechsztyńskich dolomitach, na głębokościach od 138 m w rejonie Muchoboru Wielkiego do 610 m w północnej części miasta. Cechsztyńskie dolomity zawierają wody termalne (20 ^oC) o silnej mineralizacji, podczas gdy wody dolnopermskich piaskowców wykazują niskie zawodnienie i niewielkie zmineralizowanie.

Skład chemiczny i jakość wód podziemnych.

Warunki hydrogeologiczne w rejonie Wrocławia oraz stopień antropopresji wpływają znacząco zarówno na skład chemiczny jak też jakość wód podziemnych. Czwartorzędowe piętro wodonośne wykazuje dużą zmienność składu chemicznego wód w profilu pionowym, jak i w poziomie. Wody w osadach rzecznych i fluwioglacjalnych stanowią pierwszy, zazwyczaj nie izolowany od powierzchni poziom wodonośny szczególnie podatny na zanieczyszczenie. W obszarach nie objętych antropopresją wody czwartorzędu należą do obojętnych (pH = 6,5-7,5), miękkich lub średnio twardych o mineralizacji rzędu od 200 do 600 mg/l i dominującym udziale jonów wodorowęglanowych. W wodach tych stwierdza się zazwyczaj podwyższone stężenia żelaza i manganu. Wyraźne pogorszenie jakości przypowierzchniowego poziomu wód podziemnych czwartorzędu obserwuje się na obszarach zurbanizowanych, zarówno w mieście jak i na przyległych terenach wiejskich. Na obszarach wiejskich obserwuje się podwyższoną mineralizację ogólną rzędu 1-2, a nawet 3 g/l oraz wysokie zawartości siarczanów, chlorków, żelaza, manganu, potasu i związków azotowych (Mroczkowska B., 1995, Kryza i inni, 1995). Stan ten wynika głównie z nieuregulowanej na obszarach wiejskich gospodarki ściekowej i intensywnego nawożenia przy dużej podatności na zanieczyszczenia skał wodonośnych tego poziomu.

Na terenie aglomeracji Wrocławia, szczególnie w dolinie Odry, wody płytkiego poziomu wodonośnego wykazują również podwyższoną mineralizację dochodzącą miejscami do 2 g/l przy wzrastającej ilości siarczanów do około 0,6-0,7 mg/l (Mroczkowska B., Michniewicz M., 1974, Winnicka G., 1988, Roszak W., 1993). Wody wykazują stosunkowo wysoką twardość, generalnie obojętny odczyn i wysokie stężenia manganu i żelaza rzędu kilku a nawet kilkunastu mg/l. Niekorzystne zmiany w składzie chemicznym, w zakresie jonów siarczanowych i chlorkowych tłumaczy się ascenzyjnym dopływem silnie zmineralizowanych wód podziemnych trzeciorzędu oraz ładunkiem zanieczyszczeń wprowadzanych do warstwy wodonośnej wraz z infiltrującymi opadami. Wysokie zawartości w wodach siarczanów a także żelaza i manganu wynikają również z procesów hydrogeochemicznych w dolinach rzecznych na skutek wahań zwierciadła wód i intensywnej eksploatacji (Górski J., 1982, Mądrala M., 2000). Przykładem katastrofalnego wzrostu zawartości żelaza i manganu w ujmowanych wodach, na skutek niekorzystnych procesów hydrogeochemicznych, jest właśnie infiltracyjne ujęcie we Wrocławiu położone w dolinie Oławy (Beyschlag, Michael, 1907).

Najlepsze jakościowo wody występują w piaszczysto-żwirowych osadach dolin kopalnych. Wody te charakteryzują się niską mineralizacją rzędu 0,2-0,6 g/l przy dominującym udziale jonów wodorowęglanowych i wapniowych. W przeważającej większości są to wody obojętne, średnio twarde o podwyższonych zawartościach żelaza i manganu co wymaga prostego uzdatniania. Stężenia pozostałych elementów składu chemicznego spełniają wymagania dla wód pitnych.

Chemizm wód podziemnych w utworach wapienia muszlowego charakteryzuje się podwyższoną mineralizacją 1,7-2,1 g/l, dużą twardością oraz wysokimi stężeniami siarczanów, żelaza, manganu i fluoru (Biel Z., Dendewicz A., Młodzianowski S., 1983).