Proudění a geochemie podzemních vod v ložiskové oblasti Rožná

Mgr. Adam Říčka, Ph.D.

Doctoral thesis

Groundwater flow and hydrogeochemistry at Rožná mine district

Abstract:

Důl Rožná je jedním z posledních činných uranových dolů v Evropě. V případě ukončení těžby a následném zatopení dolu dojde k částečnému obnovení režimu podzemních vod spojenému s rizikem vzniku vývěrů uranových důlních vod na povrch. Tím může dojít k ohrožení životního prostředí. Z tohoto důvodu byla charakterizována místa nejvíce ohrožená potenciálním vznikem vývěrů důlních vod na povrch. K tomuto účelu bylo použito numerického modelování proudění podzemních vod, termometrie povrchových toků a hydrogeochemického zhodnocení identifikovaných přítoků podzemních vod na povrch a důlních vod. Numerický model proudění podzemních vod v puklinovém prostředí ložiskové oblasti Rožná byl uchopen jako jedno-kontinuální ekvivalent pórového prostředí. Modelem byl vymezen maximální rozsah oblasti potenciálně ohrožené vývěry důlních vod na povrch. Jedná se o oblast ohraničenou řekami Nedvědička a Loučka až po jejich soutok s řekou Svratkou. Podle modelové simulace jsou důlními vodami ohroženy především Bukovský potok a potok Rožínka a úseky řek Nedvědička a Loučka přiléhající k dobývacímu prostoru dolu Rožná. Termometrií bylo prokázáno, že podle charakteru drenáže podzemních vod je zvodněné horninové prostředí silně heterogenní. Bylo zjištěno, že největší potenciál pro vznik vývěrů důlních vod na povrch je v místech kontaktu relativně propustných granulitů, migmatitů, ortorul a granitů s relativně nepropustnými amfibolity. Zvýšené riziko vzniku soustředěných vývěrů důlních vod na povrch představuje propustný diagonální zlomový systém 55°–70° se značným drenážním účinkem. Podzemní vody přítoků identifikovaných termometrií patří k 5 hydrogeochemickým typům vod. Vody Ca-HCO3, Mg-HCO3, Mg-SO4 a Ca-SO4 jsou spojeny s relativně hlubokým podzemním oběhem přes propustné prostředí diagonálních poruch směru 55°–70° a prostředí granulitů. Vody proudící v málo propustném prostředí pararul a kataklazitových zón jsou Ca-Cl typu. Hydrogeochemické zhodnocení přítoků podzemních vod podporuje závěry vyvozené termometrií. V případě zatopení dolu Rožná budou vývěry důlních vod představovat vysoce mineralizované vody Ca-SO4 typu, kontaminované především U, Ra a dále SO4, Fe a Mn.

Abstract:

The Rožná Mine is one of the last active uranium mines in Europe. When the mine will be closed and flooded, the natural groundwater flow pattern will be partly restored. Re-established groundwater flow system will be associated with an increase of groundwater discharge into draining rivers and streams. Since the groundwater inflows to streams can be contaminated by the uranium mine water, the groundwater discharge zones of fractured aquifer should be carefully identified. Several methods of groundwater discharge zones identification were used including numerical modeling, stream thermometry and groundwater hydrogeochemistry of identified discharges and mine water. Numerical model of Rožná mine district fractured aquifer was simulated as the single continual equivalent of porous media. The model simulation proved that the maximal extent of area potentially endangered by mine water is bounded by Nedvědička, Loučka and Svratka River. The streams Bukovský potok and Rožínka within mine district and parts of the rivers Nedvědička and Loučka near mine district are mostly endangered. The stream thermometry proved just like the aquifer discharge characteristics, the aquifer is strongly heterogeneous. Most of the aquifer mine water discharge points can be expected at the contact of the relatively low permeable rocks as amphibolites with more permeable rocks as granulites, migmatites, orthogneisses, and granites. Potential mine water discharges may be expected also in the vicinity of permeable tectonic structures. In accordance with stream thermometry results the diagonal fault structure 55°–70° acts as drainage system of regional importance. Groundwater discharges identified by stream thermometry correspond to five hydrogeochemical facies. Ca-HCO3, Mg-HCO3, Mg-SO4 and Ca-SO4 groundwater discharges are linked to the relatively deep and fast flow caused by presence of permeable diagonal fault structures 55°–70° and granulites. Ca-Cl groundwater discharges were located in low permeable paragneisses and cataclazite zones allowing only relatively slow groundwater flow. Hydrogeochemical evaluation proved reliability of groundwater discharge characteristics revealed by stream thermometry. In case of Rožná mine flooding, the mine water discharges will be high mineralised Ca-SO4 waters, contaminated above all by U, Ra and furthermore by SO4, Fe and Mn.

Keywords

zatopení dolu, podzemní voda, kontaminace, proudění, charakteristika drenáže, krystalinikum, numerický model, termometrie, hydrogeochemie, Rožná

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 2. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 7. 4. 2010
• Supervisor: doc. RNDr. Josef Zeman, CSc.
• Reader: doc. Ing. Naďa Rapantová, CSc., doc. Dr. Ing. Miroslav Černík, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geology (4-years) / Geological Sciences