Podkladový materiál
pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu
z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
RNDr. Vlastimila Dvořáková
se spolupracovníky
RNDr. Juraj Franců, CSc., RNDr. Jan Čurda, Ing. Petr Bohdálek,
RNDr. Petr Budil, Ph.D., RNDr. Jiří Burda, Karel Dušek, Ing. Josef Godány, RNDr. Oldřich Krejčí, Ph.D., Mgr. Richard Lojka,
RNDr. Štěpán Manda, Ph.D., doc. RNDr. Pavel Müller, CSc.,
RNDr. Jaroslav Novák, RNDr. Petr Rambousek, Ing. Karel Rýda,
RNDr. Zbyněk Šimůnek, CSc., Mgr. Zdeněk Venera, Ph.D.
Předkládá ředitel České geologické služby Zdeněk Venera
Česká geologická služba/ Czech Geological Survey
Klárov 131/ 3, 118 21 Praha 1
IČO 00025798, DIČ CZ 00025798
www.geology.cz
20. duben 2012
Obsah
Úvod (Z. Venera) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Shrnutí (V. Dvořáková – J. Čurda) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Geologické průzkumné práce (V. Dvořáková – J. Franců) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Metody geologického průzkumu pro vyhledávání ložisek břidlicového plynu
a plynu těženého zplyňováním uhlí (V. Dvořáková – J. Franců) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Štěpicí chemikálie (J. Franců) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Legislativa ve vztahu k nekonvenčním zdrojům zemního plynu (J. Novák – J. Godány –
J. Čurda – P. Bohdálek – V. Dvořáková) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Geologická charakteristika průzkumného území Berounka
(P. Budil – Š. Manda – D. Mašek – J. Burda) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Geologická charakteristika průzkumného území Trutnovsko (Z. Šimůnek – J. Burda –
J. Godány – Z. Petáková – D. Mašek – P. Rambousek – K. Rýda – K. Dušek) . . . . . . . . . . . . . 34
Geologická stavba platformy brunovistulika a jejího pokryvu v oblasti
průzkumného území Meziříčí a v území s předpoklady pro podzemní
zplyňování uhlí na severní Moravě (O. Krejčí – P. Müller – J. Čurda) . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Plynové akumulace geneticky spojené s uhlonosným karbonem na severní Moravě
(O. Krejčí – P. Müller – J. Godány – J. Čurda) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Geologická charakteristika limnických pánví permokarbonu středočeské
a západočeské oblasti potenciálně vhodných pro podzemní zplyňování uhlí (UCG)
(R. Lojka – J. Burda – J. Čurda – J. Godány – Z. Petáková – D. Mašek – P. Rambousek –
K. Rýda – K. Dušek) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
Společná legenda ke geologickým mapkám jednotlivých průzkumných území . . . . . . . . . . . . . .64
– 3 –
Úvod
Tento podkladový materiál pro ministra životního prostředí Tomáše Chalupu byl připraven na základě
zadání ústně formulovaného dne 26. března 2012 vedoucím poradců ministra ŽP Jiřím Linkem a poradcem ministra ŽP Vilémem Žákem. Materiál shrnuje stávající poznatky o problematice nekonvečního plynu
z břidlic (tzv. břidlicového plynu) a podzemního zplyňovaní uhelných slojí z hlediska legislativy, metod
­geologického průzkumu, některých aspektů štěpicích technologií a základních geologických charakteristik zájmových území.
Pracovní podoba tohoto materiálu vznikla během dvou týdnů, podíleli se na něm příslušní specialisté
České geologické služby a ve stručném rozsahu shrnuje existující stav znalostí dané problematiky obecně
a regionálně geologického a hydrogeologického poznání oblastí, v nichž je žádáno o stanovení průzkumného území na břidlicový plyn a podzemní zplyňovaní uhelných slojí.
Předkládaný text nemůže nahradit závažnou absenci výzkumu, který tento nový nerostný zdroj, respektive nové způsoby využívání uhelných slojí v České republice nyní akutně vyžadují.
V Praze dne 10. dubna 2012 – 5 –
Zdeněk Venera
ředitel ČGS
Shrnutí
Geologické průzkumné práce
Geologické práce prováděné v rámci podnikatelské činnosti a práce spojené se zásahem do pozemku
jsou oprávněny projektovat, provádět a vyhodnocovat pouze ty fyzické a právnické osoby, u nichž tyto
práce řídí a za jejichž výkon odpovídá fyzická osoba s osvědčením odborné způsobilosti geologické práce
projektovat, provádět a vyhodnocovat.
Rozlišujeme technické práce – práce spojené se zásahem do pozemku (zejména kopané zářezy, kopané sondy a rýhy, strojní vrty, šachtice, štoly, úpadnice, jámy nebo jiná důlní díla a střelné práce používané
při provádění geologických prací, včetně seizmického průzkumu dynamitovou technologií), pokud jsou
prováděny pomocí strojních mechanismů a zařízení.
Za technické geologické práce se nepovažuje povrchový odběr vzorků hornin, půd a odběr sedimentů povrchových toků, pokud je prováděn ručním nářadím, a z povrchu prováděná měření a pozorování
přístroji nebo jejich příslušenstvím, včetně geofyzikálního průzkumu (např. geoelektrického, geomagnetického, radiometrického, měření radonu aj.), tj. práce bez zásahu do pozemku.
Hloubení průzkumných vrtů a jejich následné využívání v České republice nepředstavuje, za předpokladu dodržení stávajících legislativních předpisů, ohrožení životního prostředí. Prakticky všechny nebezpečné vlivy a události, které mohou zatížit horninové prostředí, lze očekávat v důsledku havárií, netěsností technologického systému, výbuchu, požáru, živelní pohromy apod. Je zřejmé, že případná postižení
prostředí a sanace následků se budou odehrávat na zemském povrchu. Popis preventivních opatření, jako
jsou pravidelné prohlídky technologických zařízení, skladování látek nutných k těžebnímu provozu a k sanaci možných havárií, monitorování kvality povrchových a podzemních vod, dodržování požárních a bezpečnostních předpisů souvisí s provozním řádem pracoviště. Bude nutné dbát, aby jednotlivé průzkumné
vrty s perspektivou možné budoucí těžby nekolidovaly s územími chráněnými zvláštními právními předpisy (ochrana přírody, vodních zdrojů atp.). Tyto kolize musí být řešeny pro každý jednotlivý případ zvlášť.
Legislativa řídící průzkumné práce
Vyhledávání a průzkum ložisek vyhrazených nerostů může podle zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, provádět fyzická nebo právnická osoba („organizace“) za předpokladu, že tyto práce řídí a za jejich výkon odpovídá osoba s osvědčením odborné způsobilosti.
Organizace, která chce realizovat vyhledávání a průzkum ložisek těchto nerostů včetně ověřování jejich
zásob, musí podle § 4 citovaného zákona požádat Ministerstvo životního prostředí o stanovení průzkumného území. Řízení, které podléhá správnímu řádu, je zakončeno rozhodnutím o stanovení nebo nestanovení průzkumného území, které v kladném případě obsahuje vymezení průzkumného území, nerost,
na jehož vyhledávání a průzkum se průzkumné území stanovuje, podmínky provádění prací a dobu
platnosti průzkumného území. Na řízení o stanovení průzkumného území pro vyhledávání a průzkum
ložisek ropy nebo hořlavého zemního plynu se dále vztahují zvláštní ustanovení, obsažená v §§ 4d, 4e,
4f citovaného zákona. Stanovení průzkumného území nemá povahu územního rozhodnutí, zakládá však
výhradní právo podnikatele na vyhledávání daného nerostu v daném průzkumném území.
V rámci provádění prací pro vyhledávání a průzkum ložisek vyhrazených nerostů musí podle § 22
zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, příslušná organizace
– 7 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
respektovat zájmy chráněné podle zvláštních právních předpisů. K nim patří především zákony (vše
ve znění pozdějších předpisů) č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny, č. 334/1992 Sb., o ochraně zemědělského půdního fondu, č. 254/2001 Sb., o vodách a změně některých zákonů (vodní zákon),
č. 164/2001 Sb., o přírodních léčivých zdrojích, zdrojích přírodních minerálních vod, přírodních léčebných
lázních a lázeňských místech (lázeňský zákon), č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu
(stavební zákon), č. 20/1987 Sb., o státní památkové péči apod. Poruší-li organizace opakovaně nebo se
závažnými důsledky povinnosti stanovené zákonem ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění
pozdějších předpisů, může Ministerstvo životního prostředí stanovené průzkumné území zrušit.
V případě veřejného zájmu na ochraně vod je nezbytné bedlivě zvážit a posoudit rizika provádění
vrtných prací spojených s technologickými testy (hydraulické štěpení, podzemní zplyňování) v podzemí,
doložit příslušný projekt geologických prací s detaily použitých technologií (mj. vystrojení vrtu, zapažení,
štěpicí kapalinu včetně jejího složení), v případě rizika ohrožení vodních zdrojů tyto testy či činnosti
vyloučit.
Vliv na životní prostředí
Vzhledem k tomu, že v rámci geologických prací při průzkumu ložisek tzv. nekonvenčního zemního plynu z břidlic může docházet podobně jako při průzkumu ložisek ropy a zemního plynu k nebezpečným
jevům, jako je např. erupce kapalných médií, neplánované úniky plynů s nebezpečím výbuchu, kontaminace zvodněných horizontů apod., je při stanovení průzkumného území na tzv. nekonvenční zemní
plyn z břidlic nutno klást důraz na speciální opatření, která musí žadatel o udělení průzkumného území
na tzv. nekonvenční zemní plyn z břidlic, podobně jako u průzkumného území na ropu a zemní plyn,
splnit, aby průzkumné území bylo stanoveno [§ 4a, odst. 4, písm. d) zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, tj. prokázání technické a finanční způsobilosti žadatele].
Teprve ve stanoveném průzkumném území může zadavatel zpracovat projekt průzkumných prací,
které v něm hodlá provádět. V odůvodněných případech může příslušný krajský úřad uložit v souladu
s § 6, odst. 3 zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, zadavateli
expertní posouzení projektu geologických prací Českou geologickou službou.
Pro každý projekt je nutné vypracovat plán prací pro kontrolu dodržování ekologických limitů a geochemických měření (monitoring) před, v průběhu a po ukončení štěpení s ohledem na lokalitu a použitou
technologii (chemikálie, tlakový režim a vystrojení vrtů). V současné době probíhá intenzivní výzkum a vývoj nových chemických aditiv pro štěpicí kapaliny. Očekává se, že seznamy těchto látek se budou měnit,
řada látek se přestane používat a naopak nové přibudou. Tomu bude nutné přizpůsobit i příslušnou legislativu a proces kontroly vlastního hydraulického štěpení i zachování bezpečnosti a zdraví obyvatelstva.
Změna legislativy
Za účelem legislativní kodifikace geologických prací směřujících k osvojení ložiska tzv. nekonvenčního
zemního plynu z břidlic bude nutná novelizace vyhlášky č. 369/2004 Sb., o projektování, provádění
a vyhodnocování geologických prací, oznamování rizikových geofaktorů a o postupu při výpočtu zásob
výhradních ložisek, ve znění pozdějších předpisů, v pasážích věnovaných členění průzkumných geologických prací (§ 3 citované vyhlášky) a především projektování geologických prací (§ 4 citované vyhlášky
včetně samostatné přílohy s rámcovou osnovou projektu geologických prací pro průzkum ložisek tzv.
nekonvenčního zemního plynu z břidlic). Takto zpracovaný projekt geologických prací by měl vždy explicitně podléhat schválení ministerstva (§ 6 citované vyhlášky), přičemž stanoviska nebo vyjádření dalších
orgánů k projektu geologických prací (§ 6 zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění
pozdějších předpisů) nebo ustanovení zvláštních právních předpisů nebudou tímto dotčena.
Geologická charakteristika průzkumného území Berounka
Průzkumné území Berounka je z větší části lokalizováno do vysoce rizikového území Chráněné krajinné
oblasti Český kras s mimořádně pestrým horninovým prostředím, výrazným a doposud ne zcela jasným
tektonickým porušením a intenzivním zvrásněním, které je extrémně zranitelné antropogenními zásahy.
– 8 –
Shrnutí
Přírodní charakter území (paleontologie, stratigrafie, flóra, fauna) je v celosvětovém měřítku unikátem
a jeho narušením by vznikly nevyčíslitelné ztráty nejen pro Českou republiku. Organickou hmotou bohaté břidlice mají zvýšené obsahy uranu a těžkých kovů. Území má členitou morfologii, je intenzivně
zkrasovělé, s předpokládaným oběhem podzemní vody zasahujícím do hloubek minimálně 500 m pod
terénem, s řadou tektonických poruch zasahujících podstatně hlouběji. Chování takto extrémně variabilního a komplikovaného horninového prostředí při negativním antropogenním zatížení nelze spolehlivě
predikovat.
Geologická charakteristika průzkumného území Trutnovsko
Sedimenty obsahující uhelné sloje se v podkrkonošské pánvi vyskytují zejména v její západní části. Směrem k východu uhelné sloje vykliňují a mění se na jílovce. Do průzkumného území tak prakticky nezasahují. Přibližně 80 % podkrkonošské pánve v průzkumném území je tvořeno trutnovsko-náchodskou depresí
vyplněnou permskými sedimenty o mocnostech až 800 m. Tyto horniny neobsahují žádné uhelné sloje.
Ve vnitrosudetské pánvi je několik uhelných horizontů, které byly od 19. století intenzivně těženy, rovněž
bylo v této oblasti odvrtáno větší množství průzkumných vrtů. Vnitrosudetská pánev tvoří jako celek samostatnou hydrogeolo­gickou strukturu, která je značně nejednotná a složi­tá co do propustnosti hornin
i do oběhu a režimu podzemních vod; dochází ke střídání kolektorů a izolátorů a při velké litologické
pestrosti se vytváří řada izolo­vaných zvodní. Polická křídová pánev tvoří samostatnou naloženou hydrogeologickou strukturu v nadloží vnitrosudetské pánve ve střední části průzkumného území. Představuje nejdůležitější hydrogeologickou a vodohospodářskou strukturu v širokém okolí. Celkový odběr podzemní vody polické pánve činí kolem 300 l/s, přírodní zdroje jsou vyčísleny na hodnoty kolem 1 000 l/s.
Na základě složení hornin lze vymezit několik nad sebou regionálně rozšířených tzv. vodonosných vrstev.
Toto prostředí předurčuje velmi komplikované trojrozměrné proudění podzemní vody, jak horizontální,
často na velké vzdálenosti, tak vertikální přetékání mezi vodonosnými vrstvami. Charakteristické jsou
velmi vysoké vydatnosti jímacích vrtů, umožňující realizovat velké soustředěné odběry kvalitních podzemních vod regionálního významu, jež jsou zdrojem pitné vody mj. i pro Hradec Králové.
Geologická charakteristika průzkumného území Meziříčí
V oblasti Valašskomeziříčska představuje možnou matečnou horninu pro břidličný plyn především menilitové souvrství o mocnosti do 150 m. V převážném počtu profilů zcela dominují vápnité jílovce, které
dnes netvoří souvislé polohy se stabilní mocností, ale jsou dezintegrovány do tektonických šupin a čoček.
Plynonosný potenciál menilitového souvrství dnes nelze bez průzkumných prací spolehlivě vyhodnotit.
Podle dosavadních mapovacích a vrtných prací však netvoří utěsněná horninová tělesa a mohou tak vznikat problémy s úniky ložiskových a těžených médií. Konkrétní rizika průzkumných a těžebních prací však
lze posoudit až po přesném vytýčení průzkumných vrtů. Průzkumné práce na nekonvenční zemní plyn
z břidlic by měly probíhat prioritně v území, kde je dostatečné překrytí krycími horizonty flyšového pásma
Karpat. Prakticky všechny procesy spojené s těžbou plynu, tj. vlastní bilance ložiskových médií, daná jeho
odtěžováním po hydraulickém štěpení, tak bude vázána na utěsněné objekty ložiskových těles, tvořených
kolektory svrchního karbonu, jeho zvětralého pokryvu a pokryvu flyšového pásma Karpat.
Jako celek lze komplex příkrovů flyšového pásma z hydrogeologického hlediska považovat za regionální izolátor bez významnějších zásob podzemní vody, oddělující svou méně mocnou okrajovou částí
v některých územích se vyskytující podložní kolektory autochtonních sedimentů, pokrývajících jv. svah
Českého masivu, jež se významně uplatňují rovněž při migraci a akumulaci uhlovodíků. Na povrch vystupující kra Maleníku s výskytem extrémně zranitelných devonských vápenců líšeňského a macošského
souvrství představuje krasovo-puklinový kolektor s vysokou makronehomogenitou a anizotropií hydraulických parametrů, toto území se vyznačuje zcela specifickými krasovými jevy (Zbrašovské aragonitové jeskyně a nejhlubší propast v ČR – Hranická propast) a především výskytem termální kyselky, jejíž výstup k povrchu je dokladem otevřenosti tektonicky predisponovaných hluboce založených oběhových
cest podzemní vody.
– 9 –
Geologické průzkumné práce
Geologické práce pro vyhledávání a průzkum ložisek ropy a hořlavého zemního plynu vázaného na břidlicová souvrství a ložisek uhlí pro podzemní zplyňování je možné provádět pouze na průzkumném
území, které je stanoveno právnické nebo fyzické osobě, jež má oprávnění k hornické činnosti podle
§ 5 zákona č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě, ve znění pozdějších předpisů.
Geologické práce definuje zákon č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů
(dále jen geologický zákon), v případě pochybností, zda některá činnost je geologickou prací, rozhoduje
Ministerstvo životního prostředí.
Mezi geologické práce patří jakékoliv zpracovávání a vyhodnocování dříve získaných informací o ložisku, stejně jako projektování nových prací. Tedy i k tomu, aby žadatel mohl provádět tyto práce bez
zásahu do terénu, ale s dopadem na charakter nerostného bohatství (vlastnictví státu), musí mít nejdříve
stanoveno průzkumné území.
Geologické práce prováděné v rámci podnikatelské činnosti a práce spojené se zásahem do pozemku
jsou oprávněny projektovat, provádět a vyhodnocovat pouze ty fyzické a právnické osoby, u nichž tyto
práce řídí a za jejichž výkon odpovídá fyzická osoba s osvědčením odborné způsobilosti geologické práce
projektovat, provádět a vyhodnocovat.
Podle vyhlášky č. 369/2004 Sb., o projektování, provádění a vyhodnocování geologických prací, oznamování rizikových geofaktorů a o postupu při výpočtu zásob výhradních ložisek, ve znění pozdějších předpisů, rozlišujeme:
Technické práce – práce spojené se zásahem do pozemku (zejména kopané zářezy, kopané sondy
a rýhy, strojní vrty, šachtice, štoly, úpadnice, jámy nebo jiná důlní díla a střelné práce používané při provádění geologických prací, včetně seizmického průzkumu dynamitovou technologií), pokud jsou prováděny
pomocí strojních mechanismů a zařízení.
Za technické geologické práce se nepovažuje povrchový odběr vzorků hornin, půd a odběr sedimentů povrchových toků, pokud je prováděn ručním nářadím, a z povrchu prováděná měření a pozorování
přístroji nebo jejich příslušenstvím, včetně geofyzikálního průzkumu (např. geoelektrického, geomagnetického, radiometrického, měření radonu aj.), tj. práce bez zásahu do pozemku.
Rozhodnutí o stanovení průzkumného území není povolením vlastního provádění geologických
prací ani schválením metodiky jejich realizace. Toto rozhodnutí není územním rozhodnutím a nenahrazuje rozhodnutí orgánů státní správy, popř. samosprávy, příslušných k ochraně objektů a zájmů chráněných zvláštními právními předpisy.
V podmínkách provádění geologických prací bude vždy explicitně uvedeno, že zadavatel je v souvislosti s přípravou a prováděním terénních prací (včetně lokalizace vrtů a geologických prací narušujících
horninové prostředí) vždy povinen také respektovat omezení vyplývající z předpisů o ochraně vod. V případě veřejného zájmu na ochraně vod je nezbytné bedlivě zvážit a případně posoudit rizika provádění
vrtných prací spojených s technologickými testy (hydraulické štěpení, podzemní zplyňování) v podzemí,
doložit příslušný projekt geologických prací s detaily použitých technologií (mj. vystrojení vrtu, zapažení,
kapaliny používané při hydraulickém štěpení), v případě rizika ohrožení vodních zdrojů tyto testy či činnosti vyloučit.
– 11 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Vzhledem k tomu, že v rámci geologických prací při průzkumu ložisek hořlavého zemního plynu vázaného na břidlicová souvrství a ložisek uhlí pro podzemní zplyňování může docházet, podobně jako při
průzkumu ložisek ropy a zemního plynu, k nebezpečným jevům, jako je např. erupce kapalných médií,
neplánované úniky plynů s nebezpečím výbuchu, kontaminace zvodněných horizontů apod., je při stanovení průzkumného území na tzv. nekonvenční zemní plyn z břidlic nutno klást důraz na speciální opatření,
která musí žadatel o udělení průzkumného území na tzv. nekonvenční zemní plyn z břidlic, podobně jako
u průzkumného území na ropu a zemní plyn, splnit, aby průzkumné území bylo stanoveno [§ 4a, odst. 4,
písm. d) geologického zákona, tj. prokázání technické a finanční způsobilosti žadatele].
Stanovování průzkumných území pro vyhledávání či průzkum ložisek zemního plynu a ropy vázaných
na břidlicová souvrství (popř. ložisek uhlí pro podzemní zplyňování) je charakteristické tím, že se jedná
o činnost na pomezí geologického výzkumu a průzkumu.
Způsob provádění geologických prací obsahuje několik postupných, návazných a podmiňujících se
kroků. A to od literární rešerše přes seizmické měření až po konečné fáze průzkumu, kterými je realizace
svislého průzkumného vrtu do hloubky až 2–3 km s odběrem jádra, provedením karotážního měření,
akustické sondáže, odpovídajícího vystrojení vrtu, tlakového a dynamického testu a aplikace technologických zkoušek (např. hydraulického štěpení na minimálním potřebném počtu úseků a testu štěpicí kapaliny vhodných fyzikálně-chemických parametrů).
Při posuzování žádosti o stanovení průzkumného území však není znám počet ani lokalizace vrtů
(závisí na výsledcích předcházejících kroků průzkumu) a v této žádosti není uveden ani detailnější popis
charakteru prováděných prací nutných při realizaci vrtu a technologických zkoušek, což jsou zcela zásadní skutečnosti pro posouzení možného negativního ovlivnění předmětu ochrany nebo zájmů ochrany
přírody a krajiny.
Teprve ve stanoveném průzkumném území může zadavatel zpracovat projekt průzkumných prací,
které v něm hodlá provádět. V odůvodněných případech může být zadavateli uloženo opatření expertního posouzení Českou geologickou službou, biologického hodnocení nebo jiného odborného posouzení
či podkladu.
Geologické práce v průzkumném území musí být vždy prováděny v souladu s vyhláškou č. 368/2004 Sb.,
o geologické dokumentaci, a vyhláškou č. 369/2004 Sb., o projektování, provádění a vyhodnocování geo­
logických prací, oznamování rizikových geofaktorů a o postupu při výpočtu zásob výhradních ložisek,
ve znění pozdějších předpisů, jakož i dalšími souvisejícími právními předpisy. Základní rozdíly mezi vyhledáváním a průzkumem ložisek ropy a zemního plynu a ložisek hořlavého zemního plynu vázaného
na břidlicová souvrství a ložisek uhlí pro podzemní zplyňování se promítnou právě až do následného procesu geologických prací v již stanoveném průzkumném území, který specifika průzkumu ložisek hořlavého zemního plynu vázaného na břidlicová souvrství a ložisek uhlí pro podzemní zplyňování musí zohlednit
(např. objem vtláčených roztoků a jejich chemické složení, způsob stimulace vrtů, indukovaná seizmicita,
zdroj vody a způsob její dopravy atp.).
Je nezbytné v rámci podmínek rozhodnutí vždy explicitně požadovat předložení projektu geologických prací k posouzení, a to s rozdělením prací (a projektu) do dvou etap. V první budou provedeny
rešeršní práce, přehodnocení stávajících geologických podkladů, případně doplňující geofyzikální práce
či práce bez významnějšího zásahu do horninového prostředí (geologické mapování, odběry geologických vzorků atd.). Teprve po vyhodnocení první etapy průzkumných prací a po rozhodnutí o pokračování
prací, tzn. o následném provedení vrtných prací, bude vypracován podrobný projekt druhé etapy prací,
která bude obsahovat projekt vrtných prací a následně bude třeba si rovněž vyžádat od dotčeného
orgánu ochrany přírody a krajiny závazné stanovisko dle § 45i zákona č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody
a krajiny, ve znění pozdějších předpisů.
– 12 –
Metody geologického průzkumu
pro vyhledávání ložisek břidlicového plynu
a plynu těženého zplyňováním uhlí
Ložiska plynu je možné klasifikovat několika způsoby. Jedním z nich, který charakterizuje místo vzniku plynu a způsob jeho těžby, je rozdělení na ložiska konvenční (tradiční) a nekonvenční (netradiční) na základě
následující charakteristiky:
Konvenční ložiska plynu
Vrty v konvenčních (tradičních) ložiscích zemního plynu těží plyn z pískovcových vrstev anebo z karbonátů (vápence, dolomity), které obsahují plyn v komunikujících pórových prostorech, umožňujících tok
plynu do vrtu pod tlakem. Plyn v pórech může migrovat v propustných vrstvách a tím pak v celém ložisku.
V těchto ložiscích má plyn většinou zdrojovou horninu v organicky bohatých jílovcích, ležících v blízkosti
porézních a propustných pískovců nebo karbonátů.
Konvenční ložiska zemního plynu:
– geneticky spojena s ložisky ropy – např. vídeňská pánev, karpatská předhlubeň, jv. svahy Českého masivu (těžena např. MND, a.s., UNIGEO, a.s.)
– spojena s ložisky uhlí (některé části hornoslezské pánve – těžena např. Green Gas DPB, a.s.)
Nekonvenční ložiska plynu
K nekonvenčním typům ložisek zemního plynu patří ložiska v nízkopropustných píscích (Tight Gas, Tight
Sandstones), jílovcový (břidličný) plyn – tedy plyn vázaný na jílovce (břidlice – Shale Gas), hydrát metanu
v sedimentech mořského dna nebo trvale zmrzlé polární půdy (Gas Hydrate), slojový metan těžený při
důlní degazaci (CBM – Coal Bed Methane). Obecně řečeno: neexistují žádná typická nekonvenční ložiska
zemního plynu – ta mohou být mělká a hluboká, vysokotlaká i nízkotlaká, vysokoteplotní a nízkoteplotní,
homogenní i tektonicky porušená, s jednou horninovou vrstvou i multikolektorová. Optimální průzkum,
ověřovací vrtání, otvírka i těžba ložiska zcela závisí na konkrétních fyzikálních parametrech a také na ekonomických aspektech průzkumu a těžby těchto ložisek.
Vrty v nekonvenčních (netradičních) ložiscích těží plyn z málo propustných vrstev (s nízkou permeabilitou) – nízkopropustných písků (tight sands) nebo karbonátů, uhlí a jílovců (břidlic). Vzhledem k nízké
propustnosti těchto hornin je typické používání hydraulického štěpení za účelem zvýšení primární propustnosti vrstev a možnosti těžby plynu z těchto vrstev, resp. hornin.
Metody geologického průzkumu k vytipování lokalit při průzkumu na břidličný plyn
Způsob provádění geologických prací obsahuje několik postupných, návazných a podmiňujících se kroků:
1. literární rešerše (revize a posouzení existujících a dostupných geologických a geofyzikálních dat, regionálních geologických studií, archivních vrtných údajů, údajů o litostratigrafii, litologii a geochemii
hornin),
2. seizmické měření a gravimetrie,
3. svislý průzkumný vrt do hloubky až 2–3 km s odběrem jádra, provedením karotážního měření, akustické sondáže, odpovídajícího vystrojení vrtu,
4. tlakový a dynamický test a aplikace technologických zkoušek (např. hydraulického štěpení na minimálním potřebném počtu úseků a test štěpicí kapaliny vhodného složení).
– 13 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Obr. 4.1. Schematický diagram znázorňující koncept konvenčních a nekonvenčních ložisek plynu a ropy
(upraveno podle Pallestro et al. 2003)
Povrchové vývěry ropy nebo plynu signalizují, že oblast jejich výskytu může skrývat ložiska. Horniny
na zemském povrchu jsou utvářeny různými geologickými pochody jako např. eroze, tektonika, vrásnění
či zvětrávání. Jen omezeně lze povrchovou geologickou stavbu přenést do hloubky. Pro poznání hlubší
stavby zemské kůry se využívá geofyzikální měření. Geofyzikální metody, stejně jako vytvořené geologické modely (mapy a řezy), sice neposkytují definitivní důkaz o přítomnosti ložiska a jeho nasycení
uhlovodíky, ale umožňují zjistit existenci ložiskově příznivých tektonických struktur.
Geofyzika je věda, která fyzikálními metodami zjišťuje vlastnosti a stavbu zemské kůry. Základními
metodami při hledání ložisek uhlovodíků jsou gravimetrie, seizmický průzkum a také dálkový průzkum
Země, pokud jsou k dispozici potřebná data v dané oblasti.
Gravimetrie je založena na studiu tíhového pole Země, jehož projevem je zemská přitažlivost. Pro
geologickou interpretaci se využívají hustotní rozdíly mezi jednotlivými horninami, které se projevují odchylkou tíže od maximální hodnoty, tzv. tíhová anomálie, které jsou zpracovávány do map. Pomocí těchto
interpretací lze najít či potvrdit oblasti, kde se horniny vyklenují či tvoří pánve.
Seizmické měření je založeno na registraci vlnění, které se vyvolává výbuchem nebo vibrací. Rozdíly
v elastických vlastnostech hornin způsobují, že se vlny na rozhraní různých prostředí lámou nebo odrážejí
a tak se dostávají k povrchu, kde je můžeme registrovat. Reflexní metoda využívá vlny odražené, refrakční
vlny lomené.
Odpaly náloží v mělkých vrtech nebo vibrace ze speciálních aut vyvolávají seizmické vlnění, které se
šíří v horninách a odráží se z jejich rozhraní. Na povrchu umístěné geofony tyto odražené vlny registrují,
přeměňují na elektrické signály, které se zapisují v aparaturách měřicích vozů. Z časových záznamů odražených vln lze odvodit hloubku a polohu vrstev v zemské kůře. Tak lze určit struktury (podpovrchové tvary
vrstev), které mohou pravděpodobně vytvářet pasti – ložiska pro přírodní uhlovodíky (ropu a zemní plyn).
Měření je možno provádět na profilu (2D) anebo v ploše (3D), kdy je zdrojovými i měřicími body pokryta určitá plocha na zemském povrchu. Při zpracování dat tak lze získat prostorový objem dat, ve kterém
lze vytvořit libovolný seizmický řez v horizontálním i vertikálním směru. Interpretace vychází ze spojování
– 14 –
Metody geologického průzkumu pro v yhledávání ložisek
břidlicového plynu a plynu těženého zplyňováním uhlí
reflexů, které mají stejný charakter a představují stejnou vrstvu (horizont). Provádí se většinou na počítači spolu s různými úpravami vlnového obrazu. Vyznačením a digitalizací téhož horizontu na více profilech
lze vytvořit (časovou a po konverzi i hloubkovou) mapu seizmického horizontu nebo povrchu stratigrafického útvaru.
Cílem geologického a geofyzikálního průzkumu a práce tzv. naftových geologů je nalézt struktury,
které mohou tvořit vhodnou lokalizaci pro ložisko plynu. V případě nekonvenčních ložisek zemního plynu
pak mohou podobnou vhodnou lokalizaci představovat břidlice – jílovité horniny příslušného stáří, uložení, mocnosti a fyzikálních vlastností. Na základě předpokládaných parametrů (mocnost a plocha sycené
vrstvy, pórovitost a stupeň nasycení, objem plynu, mechanismus předpokládané těžby a režim ložiska,
vytěžitelnost a další) se odhadují možné zásoby zemního plynu ve struktuře. Odhaduje se i pravděpodobnost existence takto předpokládaných zásob a jejich nálezu.
Při ekonomickém ocenění výnosnosti záměru se posuzuje počet vrtů nutných k ověření zásob a náklady s tím spojené, stejně jako náklady potřebné k potenciálnímu otevření ložiska a vytěžení suroviny.
Teprve porovnáním všech hodnot lze posoudit, zda geology nalezenou strukturu je vůbec ekonomické
ověřit vrtem. Každý hlubinný vrt je velmi drahý a proces rozhodování o tom, zda je pravděpodobnost
nálezu ložiska vyvážena možným ekonomickým výnosem, patří k „know-how“ každé těžební firmy.
Pokud všechny výsledky dosavadního geologického průzkumu svědčí o perspektivnosti výskytu plynu
a předpokladu nadějného ložiska, přistupuje se obvykle k odvrtání průzkumného vrtu.
Pažením a cementací se zamezuje vzájemnému spojení (komunikaci) propustných vrstev v různých
hloubkách a také se vrtný otvor ochraňuje proti zavalení stěn. Zapažený a zacementovaný vrt umožňuje
hloubení jeho hlubších částí nebo další dlouhodobé využití vrtu.
Ve vrtu se provádí karotážní měření, které slouží k zjišťování typu provrtaných vrstev a jejich nasycení
ložiskovým médiem. Měření probíhá tak, že se pomocí vrátku zapustí do vrtu karotážní sonda a geofyzikální měření je zaznamenáno formou křivek. Slouží k určování geologických profilů vrtu a dále k získání
některých údajů o technickém stavu vrtu. Principy jednotlivých karotážních metod jsou většinou obdobou
pozemních geofyzikálních metod. Nejrozšířenější je elektrická karotáž, následují radioaktivní a akustické
metody. Určuje se litologický profil vrtu, kolektorské vlastnosti, jako je jílovitost, pórovitost, popřípadě
propustnost a v naftově-geologickém průzkumu nasycení uhlovodíky (ropa a zemní plyn). Pro technické
účely se provádí řada geofyzikálních měření, jako inklinometrie pro zjištění zakřivení vrtu, kavernometrie
pro určení průměru vrtu, teplotní a akustická měření pro zjištění hlavy a kvality cementu atd. Geofyzikální
práce ve vrtech rovněž zahrnují odběr vzorků hornin ze stěn vrtu, perforování pažnic a torpedování vrtu.
Využití jednotlivých metod záleží vždy na konkrétních geologických podmínkách a vlastnostech hornin.
Jedním z účinných nástrojů k určení přítomnosti ropy a zemního plynu je i sledování úlomků horniny,
které vznikají při vrtání a jsou vynášeny výplachovou kapalinou na povrch.
Z hlediska ekonomiky těžby ložiska plynu je nutné, aby tato hornina obsahovala potřebný/dostatečný
objem plynu ve zdrojové hornině. Potenciál zdrojové horniny – jílovcových vrstev (břidlic) – je zpravidla
evaluován potvrzením specifických charakteristik (fyzikálních a strukturně geologických vlastností) zdrojové horniny. Zejména se pak jedná o TOC (celkový organický uhlík), termální vývoj (thermal maturity),
analýzu kerogenu. Studiem těchto vlastností se zabývá geochemie. Porovnáním a studiem těchto vlastností (současně s ostatními parametry) je pak posouzena pravděpodobnost perspektivnosti a potenciál
těchto hornin produkovat zemní plyn v ekonomicky rentabilních objemech.
V další fázi průzkumu se pak přistoupí k provedení tlakového a dynamického testu a k aplikaci technologických zkoušek (např. hydraulického štěpení na minimálním potřebném počtu úseků a testu štěpicí
kapaliny vhodného složení dle odpovídající geologické stavby, hydrogeologické situace a horninového
typu dle studií provedených v dřívějších etapách nebo na základě rešeršní práce) a dle pravidel a možných omezení a povolení těchto prací, za předpokladů, které jsou popsány níže.
Podzemní zplyňování uhlí
Podzemní zplyňování uhlí je dnes technologií, která je často zmiňována v souvislosti s těžbou uhlí jako
technologie přijatelnější z hlediska ochrany životního prostředí.
– 15 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Hlavně z pohledu rozsáhlé devastace krajiny, která doprovází zejména povrchový způsob těžby této
energetické suroviny, jde o alternativní způsob využití ložiska uhlí v přirozených geologických podmínkách. Tento způsob těžby uhlí je však omezen celou řadou podmínek, které mohou významně ovlivnit
aplikaci této, dnes moderní technologie v reálném geologickém prostředí. Těmito podmínkami jsou kromě kvalitativních parametrů uhlí zejména uložení ložiska, mocnost uhelné sloje, mocnost nadloží, jeho
nepropustnost, hladina podzemních vod, výskyt kolektorů a řada dalších.
Hlavně díky rozvoji progresivních technologií vrtání (materiály, horizontální vrty) se tak podzemní
zplyňování uhlí stává ve specifických geologických podmínkách zajímavou alternativou k dobývání uhlí
povrchovým způsobem. Často je však tato metoda považována za metodu doplňkovou, protože její aplikace je vhodná zejména pro geologické zásoby, které jsou z hlediska geologických podmínek uložení
a kvality zásob (popelnatost, nízká mocnost, vysoká frekvence střídání uhelných a jalových poloh atp.)
pro standardní dobývací techniku hlubinnou či povrchovou netěžitelné.
Také v České republice byla tato technologie těžby a využití uhelné hmoty testována na několika lokalitách severočeské hnědouhelné pánve, a to již v 60. letech minulého století. V provozu tak bylo v té době
postupně několik podzemních generátorů a byly sledovány a vyhodnocovány nejen kvalitativní parametry vznikajícího plynu v závislosti na kvalitě zplyňovaného uhlí, ale také vlivy provozu generátoru v různých
geologických podmínkách na okolí.
Z hlediska hydrogeologických poměrů infiltruje srážková voda propustným kvartérem a suťovým pokryvem až do uhelné sloje. Nadložní štěrky jsou zvodnělé a uhelná sloj také. Pro snížení hladiny podzemní
vody ve sloji je nejdříve v blízkosti podzemního generátoru vybudován odvodňovací vrt.
Podzemní generátor je realizován sítí vrtů, které mohou být uspořádány v různé vzdálenosti od sebe
v jedné linii (přímce). Technologicky jsou vybudovány vrty vtláčecí, které slouží pro přívod zplyňovacího
media, tj. vzduchu do generátoru, vrty těžební pro odvod plynu z generátoru a dále vrty měřicí, pozorovací a odvodňovací. Vrty jsou zpravidla provedeny rotačním bezjádrovým vrtáním a vystrojeny ocelovými
pažnicemi. Před zapálením uhelné sloje v generátoru probíhá tlaková zkouška průchodnosti sloje pro
plynná média, která trvá obvykle 7–9 hod. Dále je ověřována možnost předsoušení uhelné sloje průchodem tlakového vzduchu po dobu ca 24 hod.
Proces zplyňování je zahájen vytvořením prorážky (ohňového kanálu) mezi sousedními vrty. To se
provádí tak, že do vtláčecího (vzduchového) vrtu je nasypáno ca 80 kg žhavého koksu a uhlí, potom je
vrt uzavřen a je do něj vháněn vysokotlaký vzduch. Těžební vrty (po obou stranách vrtu vzduchového)
jsou otevřeny do atmosféry. Po několika týdnech dochází k prohoření uhelné sloje, vznikne ohňový
kanál mezi vrtem vzduchovým a těžebními s celkovou délkou ca 50 m. Po vytvoření ohňového kanálu
je tlak vzduchu ve vzduchovém vrtu snížen na ca 0,15–0,2 MPa a začne probíhat proces zplyňování
uhelné hmoty v okolí ohňové prorážky. Těžebními vrty a ocelovým potrubím je odváděn procesem
vzniklý plyn.
Provozem podzemního generátoru dochází k ovlivnění okolního horninového prostředí, ale i samotného technického vybavení podzemní i nadzemní části generátoru.
Při procesu podzemního zplyňování dochází k objemovým změnám uhelné hmoty uvnitř generátoru,
kdy z jejího původního objemu zůstávají pouze popeloviny. Tato změna objemu má za následek poklesy
nadložních hornin, které se na povrchu terénu projevují vznikem poklesové kotliny, jejíž rozsah závisí
zejména na kvalitě a charakteru složení hornin příslušné uhelné pánve.
Provoz podzemního generátoru může negativně ovlivňovat kvalitu podzemních vod v okolí, a to zejména jejich celkovou mineralizaci a tvrdost vody. Z provozu generátoru se do vody mohou dostávat
i organické látky, zejména fenoly a dehty, ale také sulfan a oxid uhličitý. Provoz generátoru může také
ovlivňovat teplotu podzemních vod, kdy dochází zpravidla k jejímu zvýšení. Dosah ovlivnění kvality vod
může být až do vzdálenosti několika kilometrů od podzemního generátoru.
Pro aplikaci technologie podzemního zplyňování přicházejí v úvahu takové části uhelného ložiska, které jsou nevhodné pro těžbu povrchovým způsobem. Obecně jde o ložiska, kde je změna kvality ve vertikálním profilu vysoká, sloj má nejednotný vývoj s vysokou frekvencí střídání proplástků a uhelných lávek.
Nejdůležitější fyzikální veličinou, která rozhoduje o efektivním výsledku zplyňování uhelné hmoty in situ
– 16 –
Metody geologického průzkumu pro v yhledávání ložisek
břidlicového plynu a plynu těženého zplyňováním uhlí
Obr. 4.2. Schéma podzemního zplyňování uhlí (Underground coal gasification – Source Watch)
a je v přímém vztahu ke geologickým podmínkám generátoru i kvalitě uhelné hmoty, je propustnost sloje
charakterizovaná koeficientem propustnosti.
V současné době jsou projekty UCG (podzemního zplyňování uhlí) soustředěny především do oblastí
uhelných pánví v Číně, Austrálii a jižní Africe. Čína má v současnosti 16 probíhajících projektů v provincii
Shandong se šesti reaktory, které generují plyn pro vytápění. V Austrálii běžel v období 1997 až 2003
projekt v provincii Queensland, v rámci něhož bylo zplyněno 30 000 tun hnědého uhlí. Od roku 2009
byly zahájeny projekty v UK, na Novém Zélandu, USA, Kanadě, které stále probíhají a jejichž výsledky se
průběžně vyhodnocují.
Literatura
Šafářová, M., Valeš, J.: Zkušenosti z podzemního zplyňování hnědého uhlí v podmínkách severočeské hnědouhelné
pánve v ČR, Paliva 2 (2010), 127–132.
Buton, E., Friedmann, J., Upadhye, R.: Best Practices in Underground Coal Gasification, Technical Report, Lawrence
Livermore National Laboratory, W-7405-Eng-48, 2007, dostupné na: http://www.purdue.edu/discoverypark/
energy/pdfs/cctr/BestPracticesinUCG-draft.pdf.
Underground coal gasification – Source Watch, dostupné na:
http://www.sourcewatch.org/index.php?title=Underground_coal-gasification.
– 17 –
Štěpicí chemikálie
Co se používá pro štěpení břidlic
Při hydraulickém štěpení se vhání větší množství vody s pískem pod velkým tlakem do vrtu. Voda otvírá
drobné trhliny ve struktuře hornin (břidlic), jimi pak proudí plyn z hornin do vrtu. Na povrchu se plyn jímá
a potrubím přivádí ke spotřebitelům. Do vody se přidávají aditiva pro zlepšení technologických vlastností
vrtného výplachu a štěpicí kapaliny.
Kolik vody se spotřebuje
V jednom vrtu při jednom štěpení 2*105 litrů vody.
Při současném štěpení svazku horizontálních vrtů až 5*107 litrů vody.
Proč je nutné přidávat chemikálie do štěpicí kapaliny
Pro udržení potřebných reologických vlastností vrtného výplachu a štěpicích suspenzí, zejména pro udržení pískových zrn (propantu) ve vznosu.
Přehled chemických látek používaných ve štěpicích kapalinách
Většina látek používaných jako aditiva při štěpení v USA je dostupná na stránkách Material Safety Data
Sheet (MSDS; např. www.fracfocus.com). Jejich seznam s českými názvy je v tab. 5.1. U každé látky je
uveden účel použití. Konkrétní směs se případ od případu mění podle typu hornin a hydrogeologické
situace v dané oblasti.
Kategorie látek podle jejich role při vrtných pracích (tab. 5.1)
Pest – pesticid proti růstu baktérií způsobujících korozi ocelových dílů
St – stabilizátory zajišťující zpomalení rozkladu gelů
SJ – stabilizátor jílů (proti bobtnání)
IK – inhibitor koroze
Ak – antikoagulant (proti vzniku sraženin)
T – látky snižující tření suspenzí
Ž – želatinující činidlo
Fe – látky regulující srážení oxidů železa
AE – antiemulgátory (proti vzniku nežádoucích emulzí)
pH – pufry regulující žádané pH (kyselost) výplachu
VK – látky proti usazování vodního kamene na stěnách pažnic
PA – povrchově aktivní látky (smáčedla)
– 18 –
Štěpicí chemikálie
Tab. 5.1a. Seznam aditiv přidávaných do štěpicích kapalin (www.fracfocus.com)
Kód
Funkce
Český název
CAS
Účel
Chlorovodíková kyselina
007647-01-0
Pomáhá rozpouštět minerály
a iniciuje praskliny v hornině.
Glutaraldehyd
000111-30-8
Odstraňuje z vody bakterie,
které vyrábí korozivní produkty.
Pest
Kvartérní amonium chlorid
012125-02-9
Odstraňuje z vody bakterie,
které vyrábí korozivní produkty.
Pest
061789-71-1
Odstraňuje z vody bakterie,
které vyrábí korozivní produkty.
Pest
Sulfát tetrakis Hydroxymetylfosfonium
055566-30-8
Odstraňuje z vody bakterie,
které vyrábí korozivní produkty.
Pest
Peroxodisíran amonný
007727-54-0
Zajišťuje zpomalení rozkladu gelu.
St
Chlorid sodný
007647-14-5
Stabilizátor produktů.
St
Peroxid hořečnatý
014452-57-4
Zajišťuje zpomalení rozkladu gelu.
St
Oxid hořečnatý
001309-48-4
Zajišťuje zpomalení rozkladu gelu.
St
Chlorid vápenatý
010043-52-4
Stabilizátor produktů.
St
Cholin chlorid
000067-48-1
Zabraňuje bobtnání a změně jílů.
SJ
Chlorid tetramethyl amonný
000075-57-0
Zabraňuje bobtnání a změně jílů.
SJ
Chlorid sodný
007647-14-5
Zabraňuje bobtnání a změně jílů.
SJ
Isopropanol
000067-63-0
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
IK
Methanol
000067-56-1
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
IK, Ak
Kyselina mravenčí
000064-18-6
Zabraňuje rezivění potrubí.
IK
Acetaldehyd
000075-07-0
Zabraňuje rezivění potrubí.
IK
Ropný destilát
064741-85-1
Nosná kapalina pro zesítěné boritany
a zirkoničitany.
Ak
Rafinérský ropný produkt
064742-47-8
Nosná kapalina pro zesítěné l.
Ak
Metaboritan draselný
013709-94-9
Nosná kapalina pro zesítěné l.
Ak
Triethanolaminzirkonát
101033-44-7
Nosná kapalina pro zesítěné l.
Ak
Tetraboritan sodný
001303-96-4
Nosná kapalina pro zesítěné l.
Ak
Kyselina boritá
001333-73-9
Nosná kapalina pro zesítěné l.
Ak
113184-20-6
Nosná kapalina pro zesítěné l.
Ak
Boritanové soli
N/A
Nosná kapalina pro zesítěné l.
Ak
Ethylenglykol
000107-21-1
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
Ak
– 19 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Tab. 5.1b. Seznam aditiv přidávaných do štěpicích kapalin (www.fracfocus.com)
Český název
CAS
Účel
Kód
Funkce
Polyakrylamid
009003-05-8
Minimalizuje tření „uhlazováním“
vody.
T
Ropný destilát
064741-85-1
Nosič-kapalina pro redukci polyakrylamidového tření.
T
Rafinérský ropný produkt
064742-47-8
Nosič-kapalina pro redukci polyakrylamidového tření.
T
Methanol
000067-56-1
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
T
Ethylenglykol
000107-21-1
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
T
Guarový polysacharid
009000-30-0
Zahušťuje vodu s cílem suspendovat
písek.
Ž
Ropný destilát
064741-85-1
Nosná kapalina pro guarový
polysacharid v kapalných gelech.
Ž
Rafinérský ropný produkt
064742-47-8
Nosná kapalina pro guarový
polysacharid v kapalných gelech.
Ž
Methanol
000067-56-1
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
Ž
směs polysacharidů
068130-15-4
Ethylenglykol
000107-21-1
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
Ž
Kyselina citrónová
000077-92-9
Zabraňuje srážení oxidů kovu.
Fe
Kyselina octová
000064-19-7
Zabraňuje srážení oxidů kovu.
Fe
Kyselina thioglykolová
000068-11-1
Zabraňuje srážení oxidů kovu.
Fe
Erythorbát sodný
006381-77-7
Zabraňuje srážení oxidů kovu.
Fe
Laurylsulfát
000151-21-3
Používá se jako prevence proti tvorbě
emulzí ve štěpicí kapalině.
AE
Isopropanol
000067-63-0
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
AE
Ethylenglykol
000107-21-1
Stabilizátor produktů / a skladovací
činidlo.
AE
Ž
– 20 –
Štěpicí chemikálie
Tab. 5.1c. Seznam aditiv přidávaných do štěpicích kapalin (www.fracfocus.com)
Český název
CAS
Účel
Kód
Funkce
Hydroxid sodný
001310-73-2
Upravuje pH tekutiny a zachovává
účinnost ostatních složek, jako jsou
antikoagulanty.
pH
Hydroxid draselný
001310-58-3
Upravuje pH tekutiny a zachovává
účinnost ostatních složek, jako jsou
antikoagulanty.
pH
Kyselina octová
000064-19-7
Upravuje pH tekutiny a zachovává
účinnost ostatních složek, jako jsou
antikoagulanty.
pH
Uhličitan sodný
000497-19-8
Upravuje pH tekutiny a zachovává
účinnost ostatních složek, jako jsou
antikoagulanty.
pH
Uhličitan draselný
000584-08-7
Upravuje pH tekutiny a zachovává
účinnost ostatních složek, jako jsou
antikoagulanty.
pH
Kopolymer akrylamidu
a akrylátu sodného
025987-30-8
Zabraňuje usazování vodního
kamene v potrubí.
VK
Polykarboxylát sodný
N/A
Zabraňuje usazování vodního
kamene v potrubí.
VK
Soli kyseliny fosforité
N/A
Zabraňuje usazování vodního
kamene v potrubí.
VK
Laurylsulfát
000151-21-3
Používá se pro zvýšení viskozity
štěpicí kapaliny.
PA
Ethanol
000064-17-5
Stabilizátor produktů/ nemrznoucí
kapalina.
PA
Naftalen
000091-20-3
Nosná kapalina pro povrchově
aktivní látky.
PA
Methanol
000067-56-1
Stabilizátor produktů/ nemrznoucí
kapalina.
PA
Isopropanol
000067-63-0
Stabilizátor produktů/ nemrznoucí
kapalina.
PA
2-Butoxyethanol
000111-76-2
Stabilizátor produktů.
PA
Vliv na zdraví a kvalitu životního prostředí
Každý občan si může vyhledat informaci o míře škodlivosti jednotlivých látek pro zdraví v obecně dostupných databázích, kde lze také najít další podrobnosti o limitních koncentracích.
Kde lze najít více informací o složení štěpicích kapalin a jejich účincích na zdraví člověka
Databáze OSHA/EPA je sestavena a udržována jako on-line chemická databáze. Obsahuje informace z několika vládních agentur a společností (USA), které lze použít pro zabezpečení ochrany zdraví společnosti.
Uživatelské rozhraní nabízí několik možností vyhledávání podle názvu nebo kódového čísla CAS (Chemical Abstract Service). K dispozici jsou také databáze zpráv, včetně „Fyzikálních vlastností“, „Expozičních
směrnic (průvodce)“, „NIOSH kapesní příručka“ a „Informace o zásahu v havarijních situacích“. Uvedené
stránky také obsahují Průvodce Ministerstva dopravy „Jak reagovat v nouzové situaci“ např. při havárii
kamionu a úniku štěpicích kapalin. – 21 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
CAS – Registr chemických látek (Chemical Abstract Service)
CAS registr je databáze a nejspolehlivější zdroj informací o chemických sloučeninách. Téměř všechny
specializované chemické databáze při identifikaci sloučenin používají registrační číslo CAS jako jeden z vyhledávacích prvků. V současné době tato databáze obsahuje více než 65 milionů organických a anorganických sloučenin a 63 milionů sekvencí. Chemical Abstracts Service udržuje databázi chemických sloučenin
popsaných ve vědecké literatuře, v patentech a v jiných publikacích od r. 1957 do současnosti.
Registrační číslo CAS je jednoznačný numerický identifikátor používaný v chemii pro chemické látky,
polymery, biologické sekvence, směsi a slitiny. Představuje pouze jednu látku, nemá žádný chemický význam, je to zároveň odkaz (link) na informace o této konkrétní sloučenině.
Číslo je rozděleno pomlčkami do tří zón, z nichž první má proměnný počet číslic, další má vždy právě
dvě číslice a poslední zóna obsahuje číslici jedinou, které slouží jako kontrolní součet pro umožnění automatické kontroly správnosti zápisu registračního čísla.
Online databáze je dostupná na: http://www.chemnet.com/cas/cz/,
http://www.cas.org/expertise/cascontent/registry/regsys.html.
Kontrola dodržování ekologických kritérií a monitoring
Pro každý projekt je nutné vypracovat plán prací pro kontrolu dodržování ekologických limitů a geochemických měření (monitoring) před, v průběhu a po ukončení štěpení s ohledem na lokalitu a použitou
technologii (chemikálie, tlakový režim a vystrojení vrtů).
Shrnutí
V současné době probíhá intenzivní výzkum a vývoj nových chemických aditiv pro štěpicí kapaliny. Očekává se, že uvedené seznamy se budou měnit, řada látek se přestane používat a naopak nové přibudou.
Tomu bude nutné upravit i příslušnou legislativu a proces kontroly vlastního hydraulického štěpení i zachování bezpečnosti a zdraví obyvatelstva.
Vysvětlivky zkratek
EPA – Environmental Protection Agency – Agentura pro ochranu životního prostředí, http://www.epa.gov/
OSHA – Occupational Safety and Health Administration – Správa bezpečnosti práce a zdraví, http://www.osha.gov/
NIOSH – The National Institute for Occupational Safety and Health – Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví
DOT – Department of Transportation – Ministerstvo dopravy
CAS – Chemical Abstract Service, http://www.cas.org/
– 22 –
Legislativa ve vztahu
k nekonvenčním zdrojům zemního plynu
Úvodem je zapotřebí konstatovat, že stanovení průzkumného území se týká pouze geologických prací pro
vyhledávání a průzkum ložisek vyhrazených nerostů a průzkum výhradních ložisek nevyhrazených nerostů. V případě tzv. nekonvenčního zemního plynu z břidlic, který není taxativně zmíněn v § 3, odst. 1 zákona č. 44/1988 Sb., o ochraně a využití nerostného bohatství (horní zákon), ve znění pozdějších předpisů,
stanovujícím vyhrazené nerosty, je proto zapotřebí při stanovení průzkumného území na toto médium
pohlížet buď jako na „hořlavý zemní plyn“ [§ 3, odst. 1, písm. b) horního zákona] nebo jako na „technicky
využitelný přírodní plyn“ [§ 3, odst. 1, písm. n) horního zákona]. Vyhrazenými nerosty jsou rovněž všechny
druhy uhlí, které mohou sloužit jako případný zdroj hořlavého plynu při použití technologie podzemního
zplyňování. Přírodní nahromadění vyhrazených nerostů tvoří výhradní ložiska, která představují nerostné
bohatství státu a jsou jeho vlastnictvím.
Základní odlišností oproti vyhledávání a průzkumu ložisek konvenčního plynu je v případě tzv. nekonvenčního zemního plynu z břidlic způsob zjišťování plynonosnosti ložiskové vrstvy. Vyhledávání a průzkum ložisek ropy a zemního plynu je zaměřen na zjištění a vymezení přírodních akumulací plynu v tzv.
ložiskových pastích (tedy v přirozených geologických strukturách), kde přírodní podmínky, zejména pak
nepropustnost okolí ložiskové struktury, umožnily nahromadění plynu. V těchto strukturách je plyn nahromaděn v propustných horninových kolektorech obklopených nepropustným nadložím.
Vyhledávání a průzkum ložisek
Vyhledávání a průzkum ložisek vyhrazených nerostů může podle zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, provádět fyzická nebo právnická osoba („organizace“)
za předpokladu, že tyto práce řídí a za jejich výkon odpovídá osoba s osvědčením odborné způsobilosti.
Organizace, která chce realizovat vyhledávání a průzkum ložisek těchto nerostů včetně ověřování jejich
zásob, musí podle § 4 citovaného zákona požádat ministerstvo životního prostředí o stanovení průzkumného území. Řízení, které podléhá správnímu řádu, je zakončeno rozhodnutím o stanovení nebo nestanovení průzkumného území, které v kladném případě obsahuje vymezení průzkumného území, nerost,
na jehož vyhledávání a průzkum se průzkumné území stanovuje, podmínky provádění prací a dobu platnosti průzkumného území. Na řízení o stanovení průzkumného území pro vyhledávání a průzkum ložisek
ropy nebo hořlavého zemního plynu se dále vztahují zvláštní ustanovení, obsažená v §§ 4d, 4e, 4f zákona
ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů.
Ministerstvo životního prostředí žádost o stanovení průzkumného území v souladu s ustanovením
§ 4a, odst. 6 zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, zamítne
v případě, že průzkum je v rozporu se státní surovinovou politikou, státní politikou životního prostředí,
zájmy obrany státu, zahraničními závazky státu nebo pokud další veřejný zájem převýší zájem na dalším
průzkumu a následném využití výhradního ložiska.
Stanovení průzkumného území nemá povahu územního rozhodnutí, zakládá však výhradní právo organizace na vyhledávání příslušného nerostu v daném průzkumném území. Zákon ČNR č. 62/1988 Sb.,
o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, stanoví v ustanovení § 4b povinnost každoroční
úhrady za plochu vymezeného průzkumného území. Tato úhrada je příjmem obcí, na jejichž katastrech je
průzkumné území stanoveno.
– 23 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
V rámci provádění prací pro vyhledávání a průzkum ložisek vyhrazených nerostů musí podle § 22
zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, příslušná organizace respektovat zájmy chráněné podle zvláštních právních předpisů. K nim patří především zákony (vše
ve znění pozdějších předpisů) č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny, č. 334/1992 Sb., o ochraně zemědělského půdního fondu, č. 254/2001 Sb., o vodách a změně některých zákonů (vodní zákon),
č. 164/2001 Sb., o přírodních léčivých zdrojích, zdrojích přírodních minerálních vod, přírodních léčebných
lázních a lázeňských místech (lázeňský zákon), č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu
(stavební zákon), č. 20/1987 Sb., o státní památkové péči apod. Poruší-li organizace opakovaně nebo se
závažnými důsledky povinnosti stanovené zákonem ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění
pozdějších předpisů, může ministerstvo životního prostředí stanovené průzkumné území zrušit.
Geologické práce (§ 2 zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů) probíhající v průzkumném území pak představují následnou odbornou technickou činnost upravenou
zákonem ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, a specifikovanou
vyhláškou č. 369/2004 Sb., o projektování, provádění a vyhodnocování geologických prací, oznamování
rizikových geofaktorů a o postupu při výpočtu zásob výhradních ložisek, ve znění pozdějších předpisů.
Vzhledem k tomu, že v rámci geologických prací při průzkumu ložisek tzv. nekonvenčního zemního
plynu z břidlic může docházet, podobně jako při průzkumu ložisek ropy a zemního plynu, k nebezpečným
jevům, jako je např. erupce kapalných médií, neplánované úniky plynů s nebezpečím výbuchu, kontaminace zvodněných horizontů apod., je při stanovení průzkumného území na tzv. nekonvenční zemní plyn
z břidlic nutno klást důraz na speciální opatření, která musí žadatel o udělení průzkumného území na tzv.
nekonvenční zemní plyn z břidlic, podobně jako u průzkumného území na ropu a zemní plyn, splnit, aby
průzkumné území bylo stanoveno [§ 4a, odst. 5, písm. d) zákona ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, tj. prokázání technické a finanční způsobilosti žadatele]. Posouzení vlivů činností, souvisejících s vyhledáváním a průzkumem ložisek, na životní prostředí
by bylo nutné v případě, že tyto činnosti mohou významně ovlivnit území evropsky významné lokality
nebo ptačí oblasti [§ 4, odst. 1, písm. e) zákona č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí
a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů]. Tyto činnosti a technologie
podléhají posuzování, pokud se tak stanoví ve zjišťovacím řízení.
V souladu s požadavky a doporučeními Evropské komise (Guidance note on the application of Directive 85/337/EEC to projects related to the exploration and exploitation of unconventional hydrocarbon
ze dne 12. prosince 2011) lze konstatovat, že provedení alespoň zjišťovacího řízení EIA před vlastní
realizací průzkumných geologických prací je nutno považovat za nezbytné. Ve velké většině případů se
při těchto průzkumných geologických pracích využívá metod v podmínkách střední Evropy nových a tudíž
nikterak vyzkoušených (horizontální vrty, hydraulické štěpení atd.), navíc v hustě osídleném území se složitými geologickými podmínkami. Zjišťovací řízení umožní, aby bylo objasněno, zda připravovaný záměr
může či nemůže mít negativní vliv na životní prostředí a zda je nutné jeho další posuzování dle zákona č.
100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění
pozdějších předpisů. Evropská komise ve výše citovaném dokumentu rovněž uvádí, že zjišťovací řízení je
nutné i pro průzkumné projekty, ve kterých množství vytěženého zemního plynu nepřekročí 500 000 m3
za den. Zejména pak u záměrů, které zahrnují průzkumné vrty velkých hloubek, posouzení vlivů na životní
prostředí dle zákona č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí, ve znění pozdějších předpisů, hraje v povolovacím řízení průzkumů „nekonvenčních ložisek uhlovodíků“ ústřední roli, protože zajišťuje, že environmentální důsledky záměrů budou brány v těchto v potaz ještě před konečným vydáním
rozhodnutí o vlastních průzkumných geologických pracích.
Změna legislativy
Vzhledem k tomu, že česká legislativa specificky neupravuje vyhledávání a průzkum „nekonvenčních ložisek uhlovodíků“, ČGS navrhuje provést následující úpravy legislativy:
1) Z ákon č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících
zákonů, ve znění pozdějších předpisů, doplnit v příloze č. 1, záměry kategorie II (Záměry vyžadující
– 24 –
Legislativa ve vztahu
k nekonvenčním zdrojům zemního plynu
zjišťovací řízení) o nový bod – „Vyhledávání a průzkum ložisek nekonvenčního zemního plynu a průzkum pro zplyňování uhelných slojí.“
2) Z ákon ČNR č. 62/1988 Sb., o geologických pracích, ve znění pozdějších předpisů, doplnit v § 6 o nový
odstavec s ustanovením „Projekt geologických prací na vyhledávání a průzkum ložisek nekonvenčního zemního plynu nebo zplyňování uhelných slojí postoupit do zjišťovacího řízení podle zákona
č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů,
ve znění pozdějších předpisů.“
3) V
ustanovení § 5 vyhlášky č. 369/2004 Sb., o projektování, provádění a vyhodnocování geologických
prací, oznamování rizikových geofaktorů a o postupu při výpočtu zásob výhradních ložisek, ve znění
pozdějších předpisů, v samostatném odstavci specifikovat obsah projektu geologických prací pro
vyhledávání a průzkum ložisek nekonvenčního zemního plynu a průzkum pro zplyňování uhelných
slojí:
a) přesná specifikace ložiskového kolektoru, na který je průzkum zaměřen, podrobné údaje o podloží a nadloží – zejména pak fyzikálně-mechanické parametry a přesné vymezení, v jakém rozsahu kolektoru bude provedeno hydraulické rozpojování;
b)přesná poloha průzkumných vrtů, plánovaný objem vtláčených roztoků, přesný soupis množství
a typu chemikálií, které budou součástí aktivačního hydraulického roztoku;
c) předpokládaný geologický profil vrtů (přítomnost – nepřítomnost zvodněného puklinového kolektoru v hloubce, propustnost – nepropustnost jednotlivých horizontů apod.);
d)předpokládaný geomechanicko-tektonický charakter vrtů – očekávaný směr a charakter předpokládaných puklinových systémů a kolektorů, kterými bude procházet vrt před dosažením ložiskové vrstvy, způsob zatěsnění vrtů při průchodu zvodněnými horizonty;
e) předpokládaný způsob stimulace vrtů a odhad množství vody potřebné ke stimulaci, zajištění dostatečně velkého zdroje vody pro toto použití se stanoviskem vodoprávního úřadu k potřebnému
odběru; způsob dopravy vody; pokud bude voda dopravována cisternami, zpracování hlukové
a rozptylové studie;
f) způsob uložení kontaminovaných roztoků, způsob a místo jejich recyklace, systém monitoringu
podzemních a povrchových vod;
g) před vlastní aktivací kolektoru hydraulickým štěpením předložit ministerstvu životního prostředí
ke kontrole kompletní dokumentaci vrtů – průzkumné vrty musí být jádrované kvůli možnosti
sledování fyzikálně-mechanických vlastností hornin, které jsou v nadloží štěpením aktivovaného
kolektoru;
h)vymezení etapy vlastního vrtného průzkumu a etapy technologických zkoušek, spojených s aktivací kolektoru hydraulickým štěpením;
i) p
ředpokládaný rozsah měření možných vyvolaných otřesů – indukované seizmicity – umístění
geofonů a doba monitoringu;
j) ekonomická rozvaha projektu.
4) V
yhlášku č. 369/2004 Sb., o projektování, provádění a vyhodnocování geologických prací, oznamování rizikových geofaktorů a o postupu při výpočtu zásob výhradních ložisek, ve znění pozdějších
předpisů, doplnit v ustanovení § 12 o povinnost organizace zpracovat a předložit ministerstvu životního prostředí k expertnímu posouzení před zahájením stimulace kolektoru hydraulickým štěpením
dílčí závěrečnou zprávu zaměřenou na komplexní geologické vyhodnocení průzkumných vrtů a srovnání se skutečnou geologickou situací.
5) V
ustanovení § 2 zákona č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě,
ve znění pozdějších předpisů, definovat činnost hydraulického štěpení jako hornickou činnost (nebo
činnost prováděnou hornickým způsobem ve fázi vyhledávání a hornickou činnost ve fázi průzkumu
a těžby) tak, aby bylo nutno k zahájení tohoto procesu obdržet povolení k zahájení hornické činnosti
nebo činnosti prováděné hornickým způsobem včetně příslušných sankcí při nedodržení zákonného
procesu tohoto povolování.
– 25 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Dobývání ložisek
Zjistí-li se vyhledáváním a průzkumem vyhrazený nerost v množství a jakosti, jež umožní vyčíslit alespoň
v části ložiska zásoby v kategorii zásob vyhledaných, ohlásí organizace tuto skutečnost Ministerstvu životního prostředí. Ministerstvo životního prostředí následně vydá osvědčení o výhradním ložisku, které
je mimo jiné podkladem pro zajištění ochrany výhradního ložiska před ztížením nebo znemožněním jeho
dobývání stanovením chráněného ložiskového území podle § 17 zákona č. 44/1988 Sb., o ochraně a vy­
užití nerostného bohatství (horní zákon), ve znění pozdějších předpisů.
Oprávnění podnikatele k dobývání výhradního ložiska vzniká stanovením dobývacího prostoru. Podání návrhu na stanovení dobývacího prostoru musí podle § 24 zákona č. 44/1988 Sb., o ochraně a využití
nerostného bohatství (horní zákon), ve znění pozdějších předpisů, předcházet souhlas ministerstva životního prostředí, který může být vázán na splnění omezujících podmínek zohledňujících zájmy surovinové
politiky státu a na uhrazení prostředků již vynaložených ze státního rozpočtu na geologické práce na ložisku. Přednost při získání předchozího souhlasu ke stanovení dobývacího prostoru má organizace, pro kterou byl průzkum proveden, a pokud ji neuplatní, pak organizace, která se na průzkumu finančně podílela.
Pro příjem a vyřizování žádostí o předchozí souhlas ke stanovení dobývacího prostoru pro účely dobývání
ložisek ropy nebo hořlavého zemního plynu platí podle § 24 horního zákona, odst. 6 až 9, poněkud odlišná pravidla (zveřejnění v Úředním věstníku Evropské unie aj.) vycházející z transponované směrnice EU.
Řízení o stanovení dobývacího prostoru probíhá v součinnosti s dotčenými orgány státní správy, zejména v dohodě s orgány životního prostředí, územního plánování a stavebním úřadem. Návrh na stanovení dobývacího prostoru musí podnikatel doložit zákonem stanovenou dokumentací. V řízení jsou
řešeny vztahy k vlastníkům pozemků a vypořádání se střety zájmů chráněných zvláštními právními předpisy. Nezbytnou součástí podkladů je také vyhodnocení vlivu dobývání na životní prostředí podle zákona
č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů,
ve znění pozdějších předpisů. Rozhodnutí o stanovení dobývacího prostoru je vedle báňského oprávnění
též rozhodnutím o využití území.
Organizace, které byl stanoven dobývací prostor, může zahájit těžební práce až na základě povolení
hornické činnosti, vydaného obvodním báňským úřadem. Povolení hornické činnosti podléhá správnímu
řízení, při kterém se posuzují plány otvírky, přípravy a dobývání ložiska, včetně plánů na sanace a rekultivace po ukončení těžby. Organizace je povinna platit na účet příslušného obvodního báňského úřadu roční úhradu z dobývacího prostoru. Výši úhrady odstupňovanou s přihlédnutím ke stupni ochrany životního prostředí dotčeného
území, charakteru činnosti prováděné v dobývacím prostoru a jejímu dopadu na životní prostředí, stanoví
vláda nařízením. Tuto úhradu převede obvodní báňský úřad obci, na jejímž území se dobývací prostor
nachází. Je-li dobývací prostor umístěn na území více obcí, rozdělí obvodní báňský úřad příjem podle
poměru částí dobývacího prostoru na území jednotlivých obcí.
Organizace je dále povinna zaplatit roční úhradu z vydobytých nerostů na výhradních ložiskách. Úhrada činí nejvýše 10 % z tržní ceny vydobytých nerostů. Z výnosu této úhrady převede obvodní báňský úřad
25 % do státního rozpočtu České republiky, ze kterého budou tyto prostředky účelově použity k nápravě
škod na životním prostředí způsobených dobýváním výhradních i nevyhrazených ložisek, a zbývajících
75 % převede obvodní báňský úřad do rozpočtu obce.
V návaznosti na existující legislativu pro vyhledávání, průzkum a dobývání ložisek vyhrazených nerostů
a průzkum výhradních ložisek nevyhrazených nerostů – zemního plynu (nekonvenční ložiska zemního plynu – břidličný plyn a zemního plynu těženého metodou zplyňování uhlí) byl vypracován odborem geologie
Ministerstva životního prostředí „Návrh Metodického pokynu pro stanovování průzkumných území, pro
vyhledávání a průzkum ložisek ropy a hořlavého zemního plynu vázaného na břidlicová souvrství a ložisek
uhlí pro podzemní zplyňování a vymezování podmínek v těchto řízeních“. Uvedený metodický pokyn navrhuje postup při stanovení průzkumných území na úrovni příslušných OVSS MŽP, postup při schvalování,
možnosti zamítnutí a připomínkování v intencích stávající legislativy.
– 26 –
Geologická charakteristika
průzkumného území Berounka
Průzkumné území Berounka zaujímá plochu ca 92,62 km2 a jeho ohraničení probíhá přibližně po linii
těchto sídelních celků: Zbuzany, Beroun, Měňany, Srbsko, Karlštejn, Kosoř a Ořech. Takto vymezené průzkumné území je umístěno do oblasti Českého krasu (ca 60–70 % jeho rozlohy leží na území Chráněné
krajinné oblasti Český kras).
Jde o území s extrémně zranitelným horninovým prostředím, které je přitom mimořádně přírodovědecky cenné. Oblast patří mezi několik klasických, celosvětově významných území, intenzivně zkoumaných
již od konce 18. století, včetně mnoha etap geologického mapování. Jako taková je tato oblast se širokou
mezinárodní podporou navržena jako kandidát na UNESCO Geopark. Geologické poměry průzkumného
území jsou značně komplikované jak horninovým složením, tak i tektonickou stavbou (obr. 7.1).
Horninové složení území a jeho stratigrafická stavba
Nejstarší na území zastižené horniny jsou svrchnoordovického stáří – prachovce a jílovce vinického, zahořanského, bohdaleckého a králodvorského souvrství. Tyto horniny obsahují množství nehomogenit –
konkrece i neprůběžné vrstvy s vyšším obsahem karbonátu, které mohou podléhat selektivnímu rozpouštění. Následují prachovce, droby a drobové pískovce kosovského souvrství (nejvyšší ordovik).
Nejstaršími horninami silurského stáří jsou černé bituminózní břidlice litohlavského a želkovického
souvrství. Právě ony (případně i břidlice nadložního motolského, kopaninského a požárského souvrství, které mají ale daleko menší mocnosti i laterální rozsah) by zřejmě měly být předmětem průzkumu
na břidlicový plyn. Kromě organických bitumenů obsahují tyto břidlice též prokazatelně zvýšené koncentrace organicky vázaného uranu a těžkých kovů a byly proto předmětem výzkumu Uranového průmyslu,
s. p., jako potenciální zdroj uranu. V přímém nadloží těchto břidlic, nacházejících se v průměrné hloubce
ca 300–500 m, leží faciálně velmi pestrý sled sedimentů, vulkanoklastik a vulkanitů motolského souvrství.
Jde o složitý a stále ještě nedostatečně probádaný komplex tzv. svatojanského, kosovského a novoveského vulkanického centra, který je vertikálně i laterálně značně horninově proměnlivý – střídají se zde
a vzájemně laterálně zastupují tmavé břidlice, vápnité a tufitické břidlice, vrstevnaté tufy, vulkanické i sedimentární brekcie, submarinní alterované bazalty – tzv. diabasy i bazaltové žíly, které prorážely v průběhu silurské vulkanické aktivity nehomogenity v horninovém prostředí (většinou jako ložní žíly). Následuje
velmi pestrý sled břidlic, bioklastických a biomikritových vápenců, sedimentárních brekcií, tufitických
břidlic, tufitů, tufů, výlevných i žilných vulkanitů kopaninského souvrství. Požárské souvrství je na JZ oblasti zastiženo v mělkovodnějším vývoji jako převážně bioklastické vápence, které laterálně směrem k SV
přecházejí do tmavších vápenců s vyšším obsahem organické hmoty. Některé partie tohoto souvrství jsou
dolomitizovány.
Následuje sedimentární sled devonu, na jehož bázi jsou vyvinuty v jz. části hrubě bioklastické (kotýské
vápence), v sv. části zájmového území pak jemně bioklastické (radotínské vápence) horniny lochkovského souvrství. Některé partie souvrství jsou dolomitizovány. Sedimentární sled náležící k pražskému souvrství lze charakterizovat jako faciálně velmi pestrý, zahrnující sekvence od bělavých bioklastických tzv.
koněpruských vápenců přes růžové bioklastické slivenecké vápence, pestrý sled loděnických vápenců
(bioklastické až biomikritové, pestře zbarvené polohy) po červenavé biomikritové řeporyjské vápence
a šedavé, tence deskovité biomikritové vápence dvorecko-prokopské. Nadložní zlíchovské souvrství je
– 27 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Obr. 7.1
– 28 –
Geologická charakteristika
průzkumného území Berounka
vyvinuto ve facii biosparitických vápenců s rohovci (zlíchovské vápence). V jihozápadní části území je
v nejvyšších partiích zlíchovského souvrství místy vyvinuta i facie růžových bioklastických chýnických vápenců. Následují vápnité břidlice a vápence dalejsko-třebotovského souvrství, jehož facie (dalejské břidlice a třebotovské vápence) do sebe laterálně i vertikálně přecházejí. Sedimentární sled středního devonu
začíná šedavými bioklastickými až biomikritovými vápenci chotečského souvrství a končí prachovci, jílovci
a pískovci srbského souvrství. Nejstarší člen tohoto souvrství – kačácké vrstvy – má vyšší obsahy bitumenu, jde však o maximálně 10–15 m mocné polohy mělce uložených vápnitých břidlic.
Platformní pokryv zahrnuje lokálně přítomné ostrůvky denudačních reliktů uloženin křídového stáří
(perucko-korycanské souvrství), terciérních písků a štěrků a zřetelně vyvinuté kvartérní terasy řeky Berounky a některých jejích přítoků. Nutno ale zmínit i unikátní výplně krasových dutin, které často obsahují
množství paleontologických a archeologických nálezů.
Tektonické postižení území a nehomogenity horninového prostředí
Primárně vzniklými nehomogenitami horninového prostředí je především vrstevnatost sedimentů. Až
na výjimky (masivní lavice bioklastických vápenců požárského, lochkovského a pražského souvrství, které
jsou zato nejčastěji zkrasovělé) jsou horniny zastižené v průzkumném území tence vrstevnaté až deskovitě zvrstvené. V případě příkřejších sklonů pak tyto nehomogenity mají téměř vertikální průběh (viz řez
na obr. 7.1). Další nehomogenitou je velmi pestrá faciální stavba. Řada původně litologických rozhraní
byla v průběhu variské orogeneze tektonicky aktivní – staly se z nich zlomy a pukliny.
Území je intenzivně tektonicky postiženo. Jedná se o komplikovanou synklinální strukturu s výraznou vráso-zlomovou stavbou, množstvím přesmyků různých řádů, s možnou příkrovovou stavbou. Mezi
nejvýznamnější vrásové struktury (většinou s delší osou směru JZ-SV) patří: holyňsko-hostimská synklinála, antiklinála Doutnáče, synklinála kopaninská, antiklinála Škrábku, chotečská synklinála, antiklinála
Cikánky, synklinála Chlumu, antiklinála Amerik apod. Mezi významné přesmykové a zlomové struktury
zastižené průzkumným územím patří tachlovická dislokace, kodský přesmyk a tobolský zlom. Všechny
tyto poruchy byly patrně synsedimentárně aktivní a mají tak hluboké založení, patrně až do podložního proterozoika a lze na nich očekávat intenzivní migrace fluid i plynů. Na křížení tobolského zlomu
s tachlovickým a kodským bylo v siluru založeno kosovské vulkanické centrum, i zbylá dvě vulkanická centra byla v siluru založena na dosud existujících zlomech. Na hlavní dislokace je naloženo velké
množství (vyšší stovky) dílčích poruch, často však s posunem v řádu desítek až několika set metrů. Ani
u některých z dílčích poruch není možno vyloučit jejich hlubší dosah, který by mohl umožňovat migraci
fluid i plynů. Chování tohoto systému poruch v zátěžovém režimu nelze na základě stávajících znalostí
předpovědět.
Nejvýznamnějším hlubokým vrtem na daném území a v jeho okolí je vrt Tobolka-1 (hloubka 2 712 m,
dosáhl letenského souvrství, silurské horniny byly zastiženy v hloubkách až 950 m). Přibližně 60 m hluboký vrt Klonk-1 byl umístěn blízko Národní přírodní památky Klonk. V daném území však byly situovány
další desítky významných vrtů hlubších přes 100 m – především výše zmíněné vrty uranového průzkumu, vrt Roblín Ro-1 a dále přes 100 m hluboké průzkumné vrty pro přípravu stavby železničního tunelu
Praha – Beroun. Významné vrtné práce proběhly nedávno také na Plešivci u Měňan.
Zkrasovění území a kvartérní geologie
Zkrasovění postihuje do různé míry všechny typy vápenců a lokálně se vyskytuje i zkrasovění hydrotermálního původu, které zasahuje do velkých hloubek. Intenzivně je ale zkrasověno jen několik typů
vápenců. Ve středním siluru se jedná o vápence facie Kozla vytvořené v okolí vulkanických center. Ve vyšším siluru intenzivně zkrasověly zejména masivní vápence v okolí Srbska a Kody. Regionálně zdaleka
nejvýznamnější zkrasovění je vázáno na čisté vápence stupňů lochkov a prag, ve kterých je v zájmovém
území vytvořena naprostá většina krasových jevů a jeskyní. V těchto typech vápenců se vytvořil regionální hydrogeologický kolektor, propojený puklinově a částečně i krasově na vzdálenosti mnoha kilometrů
(viz kapitola o hydrogeologii).
– 29 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Geologicky významné chráněné lokality
Průzkumné území Berounka se z větší části nachází na území CHKO Český kras, kde je hlavním předmětem
ochrany (spolu s mimořádně cennou živou složkou přírody) především geologie území. Nacházejí se zde
dvě národní přírodní rezervace s množstvím významných geologických profilů (Koda a Karlštejn), jedna
národní přírodní památka (Černá rokle u Kosoře, která je stratotypem pražského souvrství a významným
pomocným profilem ke globálnímu stratotypu hranice devonských stupňů lochkov a prag na Homolce
ve Velké Chuchli) a dalších 8 přírodních rezervací a památek, kde jsou chráněny především jako geologické fenomény, často celosvětového významu. V blízkosti průzkumného území se nachází i výše zmíněná
Národní přírodní památka Klonk – globální stratotyp hranice siluru a devonu. Tento geologický profil je
celosvětovým standardem, podobně jako mezinárodní standard metru.
Hydrogeologie
V komplexech spodnopaleozoických hornin v průzkumném území se vytvářejí podzemní vody puklinového a z části i puklino-krasového typu ve vápencích. Komplikovaná geologická stavba a především vrásová
a zlomová tektonika znemožňují přesně určit hydrogeologické poměry panující pod připovrchovou zónou
rozvolnění a rozpukání. Svrchní část horninového profilu se vyznačuje zvýšeným rozpukáním regionálního
charakteru až do hloubky několika desítek metrů, někdy až do úrovně 100–150 m. Hladiny podzemních
vod jsou ve vápencích stupňů lochkov a prag zakleslé lokálně i více než 100 m pod terénem (dokládají to
hladiny v jámových lomech a v jeskyních: v jeskyni Arnoldka se nachází hladina až 111 m pod terénem,
v jeskyni Na Javorce je hladina 120 m pod vchodem, ca 140 m pod úrovní terénu). Strukturní pruhy zkrasovělých vápenců lochkovského a pražského stáří jsou odvodňovány směrem do hluboce zaříznutých
údolí Berounky, Vltavy a jejich přítoků, kde krasové vody vystupují v pramenech.
Prostředí silursko-devonských vápenců je hydrogeologicky extrémně nehomogenní. Vznik zkrasovění
je ovlivněn proměnlivým podílem jílové složky a MgCO3 a intenzitou provrásnění. Velmi nerovnoměrné
rozpukání určuje propustnost vápenců, která se proto pohybuje ve velkém rozpětí čtyř řádů – transmi-
Obr. 7.2
– 30 –
Geologická charakteristika
průzkumného území Berounka
Obr. 7.3
sivita se proto běžně pohybuje od velmi nízké po vysokou. Ostatní horniny mají v profilu zvýšeného rozpukání (tj. do hloubek ca 100 m) transmisivitu v průměru nízkou. Hydraulické parametry (propustnost,
transmisivita atd.) silurských břidlic v hloubce pod zónou zvýšeného rozpukání v podstatě nejsou známy
(výsledky průzkumu pro projektovaný železniční tunel Praha–Beroun nejsou dostupné).
Zkrasovění, včetně dokumentovaných a zmapovaných dutin, zasahuje prokazatelně do velkých hloubek pod povrchem. Teplotní modelování indikuje, že oběh krasových vod zasahuje do hloubek okolo
500 m pod terénem (ověřeno –129 m pod povrch, –67 m pod hladinu Berounky). Většina krasových
pramenů dokumentuje pomalý oběh podzemní vody s jejím zdržením v horninovém prostředí řádově
v desítkách let a s hydrogeologickými povodími těchto pramenů běžně o ploše několika kilometrů čtverečních. Krasových pramenů je v průzkumném území několik desítek, některé z nich jsou využívány jako
zdroje pitné vody. Jak známo, kras má jen minimální samočisticí schopnost podzemní vody, případná
kontaminace se tedy šíří rychle a vlastně se víceméně jen ředí.
Nedostatečná hloubková hydrogeologická prozkoumanou však nedovoluje podrobnější hydrogeologickou charakteristiku horninového komplexu spodního paleozoika. Taktéž skutečný průběh zlomových
struktur v hloubkách stovek a více metrů není dostatečně známý.
Surovinové zhodnocení plynodajnosti hornin v průzkumném území Berounka
Spodní paleozoikum Českého masivu obsahuje potenciální plynodajné jílovce v pražské pánvi, zejména
v siluru a spodním devonu, částečně také v ordoviku. Podložní kambrium a proterozoikum, které jsou
také součástí barrandienského bloku, ale již mimo pražskou pánev, jsou podstatně chudší na organický
uhlík a tím i méně ložiskově nadějné.
I přes veškerou výše uvedenou geologickou, strukturní a hydrogeologickou komplikovanost a ne­
odhadnutelné dopady na řadu složek životního prostředí se jeví předmětné území především na základě
– 31 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
výzkumů vrtu Tobolka-1 jako potenciálně plynodajné, zejména s ohledem na výskyt bitumenů v jílovcích
indikujících tvorbu uhlovodíků. Jedná se o území s obsahem organického uhlíku (TOC) ca 1–3,5 %, s výbornou tepelnou zralostí hornin (odraznost graptolitů Ro = 0,88–2,8 %), avšak s omezující zlomovou
porušeností a nedostatkem analytických dat.
Z výsledků komplexního naftově-hydrochemického zhodnocení vrtu Tobolka-1 (o celkové hloubce
2 712,2 m) vyplývá následující:
Na základě výsledků výzkumu organické substance disperzně rozptýlené v horninách zastižených
vrtem Tobolka-1 nejsou paleozoické horniny z hlediska naftově-geochemického perspektivní. S výjimkou
ca 250 m mocného vinického souvrství v hloubce 1 948,3–2 203,4 m se zvýšeným obsahem organické
substance a pokročilým stupněm emigrace bitumenů nebyly zastiženy horniny ropomatečného charakteru. Velmi pokročilá karbonifikační metamorfóza organické hmoty vinického souvrství však připouští pozitivní hodnocení pouze za předpokladu geneze uhlovodíků tzv. druhé generace (geneze vázaná
na kerogen). V souvislosti s tím jsou zajímavé nálezy bitumenů v horninách širšího okolí vrtu známé již
od dob výzkumu Joachima Barranda. V publikacích jsou uváděny stopy ropy a asfaltu zvláště v lochkovských vápencích (silur), ve kterých polotekutá živice vyplňuje plováky lilijic nebo komůrky ortocerů.
Ropomatečné a plynodajné indicie byly nalezeny v dutinkách tufů vinických břidlic (ordovik). Dnešní
potenciální produktivnost vinického souvrství je možná jen přeměnou kerogenu. Z literatury jsou známé
mineralogické výskyty bitumenů v horninách ordoviku a zvláště četné výskyty v siluru barrandienské
oblasti.
Průměrný obsah organické substance disperzně rozptýlené v horninách zastižených vrtem Tobolka-1
je nízký (0,525 % z hmotnosti hornin), v pokročilém stupni karbonifikační přeměny (ca 1,6 % Chum, 94,6 % Czbytk z celkového obsahu Corg). Podle výsledků čerpacích zkoušek z intervalů 947,5–982 m (ordovik)
a 908,5–943 m (ordovik–silur) přísluší tyto obzory do hydrogeologické zóny bez výměny nebo s omezenou výměnou vod. Za vhodných strukturních podmínek a existence kolektorů je možno na základě
výsledků vrtu Tobolka-1 očekávat uchování akumulací živic.
Podle výsledků geochemického výzkumu organické substance rozptýlené v horninách vrtu Tobolka-1 jsou horniny ordovického útvaru v hloubce ca 1 700 m charakterizovány středně vysokým obsahem
rozptýlené organické hmoty v nejpokročilejším stadiu karbonifikace. Variabilita rozložení koncentrace
Corg v jednotlivých litostratigrafických souvrstvích podložního útvaru je podstatně menší než v útvarech
nadložních; kvalitativní složení organické hmoty je mimo kosovského souvrství ustálené, výjimkou je
pronikavé snížení obsahu Corg v horninách bohdaleckého souvrství. Nepatrný podíl huminových látek
a bitumenů na uhlíkové bilanci organické substance ukazuje na prakticky úplnou karbonifikační přeměnu organické hmoty a pokročilou postdiagenetickou emigraci bitumenů. Rovněž tato skutečnost je
v souladu se vzácným výskytem bituminózních hornin, resp. bituminózních impregnací v ordovických
horninách.
Na základě dalších publikovaných dat je možno konstatovat, že celá výše uvedená podrobná analýza
je do značné míry založena na specifických podmínkách vrtu Tobolka-1, který odráží místní složitou tektonickou situaci a není v žádném případě obrazem celé pánve. Data publikovaná mnoha autory ukazují,
že nálezy bitumenů jsou průběžné od wenlocku po bázi lochkova a jsou vázané převážně na diagenetické
uzavřeniny (maximálně v řádu prvních desítek milimetrů), z okolních hornin většina bitumenů migrovala
ven a to po celém území Barrandienu; obsahy TOC jsou extrémně variabilní od méně než 0,1 do 5 %, ale
zvýšené obsahy jsou vázané jen na tenké mocnosti břidlic spodnějšího siluru a lokální tektonické poruchy
a lokální dolomitizaci. Při intenzivním zvrásnění jsou tedy netěžitelné.
Horniny silurského útvaru jako celek vykazují málo zvýšený obsah organické hmoty, který je nerovnoměrně rozložen v horninách jednotlivých litostratigrafických celků. Relativně mírně zvýšený obsah silně
karbonifikované organické hmoty byl nalezen v horninách kopaninského souvrství a absolutně nejvyšší
procento organické hmoty bylo nalezeno v horninách motolského souvrství (ca 2,315 % hm. Corg). V rozsahu silurského útvaru je výrazně naznačena reciproká závislost obsahu disperzně rozptýlené organické
substance na karbonátnosti horniny.
– 32 –
Geologická charakteristika
průzkumného území Berounka
Závěrečné zhodnocení
Průzkumné území Berounka je umístěno do vysoce rizikového území s mimořádně faciálně rozrůzněným
horninovým prostředím, výrazným a doposud ne zcela jasným tektonickým porušením a intenzivním
zvrásněním, které je extrémně zranitelné antropogenními zásahy. Přírodní charakter území (paleontologie, stratigrafie, flóra, fauna) je v celosvětovém měřítku unikátem a jeho narušením by vznikly nevyčíslitelné ztráty nejen pro Českou republiku. Organickou hmotou bohaté břidlice mají prokazatelně zvýšené
obsahy uranu a těžkých kovů. Území má členitou morfologii, je intenzivně zkrasovělé, s předpokládaným
oběhem podzemní vody zasahujícím do hloubek minimálně 500 m pod terénem, s řadou tektonických
poruch zasahujících podstatně hlouběji. Chování takto extrémně variabilního a komplikovaného horninového prostředí při sebemenším negativním antropogenním zatížení nelze spolehlivě predikovat.
– 33 –
Geologická charakteristika
průzkumného území Trutnovsko
Průzkumné území Trutnovsko se rozkládá mezi Hostinným a Broumovem. Zastihuje vnitrosudetskou
a podkrkonošskou permokarbonskou pánev, které jsou odděleny významnou hronovsko-poříčskou poruchou, která má přesmykový charakter. Sedimenty obou pánví jsou tektonicky postiženy středně velkým
a drobnějším systémem radiální tektoniky. Jihovýchodní část obou zmíněných geologických jednotek je
překryta křídovými sedimenty polické pánve.
V části průzkumného území ve vnitrosudetstké pánvi leží v minulosti těžená ložiska černého uhlí
a prognózní zdroje černého uhlí. Uhelné sloje se vyskytují ve vnitrosudetské pánvi ve vrstvách starších,
obecně karbonského až spodnopermského stáří. V detailu potom ve vrstvách lampertických, dolsko-žďáreckých, svatoňovických, jíveckých a vernéřovických (vernéřovický obzor).
Podkrkonošská pánev
Podkrkonošská pánev je vnitrohorskou pánví o ploše 1 100 km2 a maximální mocnosti vulkanosedimentární výplně do 1 800 m. Začala se vyplňovat sedimenty ve westphalu D, v permu též vulkanity. Osa pánve
si zachovala směr V-Z, i když se v různých obdobích přesouvala. V její v. části je trutnovsko-náchodská
deprese s osou sz-jv. směru.
Nejstarší jednotky podkrkonošské pánve, kumburské a syřenovské souvrství, na Trutnovsko nezasahují nebo jsou ve vývoji těžko odlišitelném od semilského souvrství.
Semilské souvrství (stephan C) o mocnostech 300–500 m je charakterizováno psefity, psamity (drobami) a aleuropelity červených barev. Polohy šedých nebo pestrobarevných prachovců a jílovců (ploužnický
a štěpanicko-čikvásecký obzor) nelze na Trutnovsku sledovat.
Vrchlabské souvrství (perm, spodní rotliegend) má mocnost 400–530 m. V trutnovsko-náchodské depresi souvrství ověřil vrt Ba-1 v Batňovicích. Rudnický obzor s mocnostmi 30–150 m (včetně meziloží) je
nejstálejším vůdčím obzorem v s. části podkrkonošské pánve. Je tvořen zelenošedými a šedými aleuropelity s vložkami pískovců, bitumenních pelitů a vápenců. Svrchní část vrchlabského souvrství je tvořena
červenohnědými aleuropelity s polohami pískovců. Šedé obzory jsou vázány na z. části podkrkonošské
pánve.
Prosečenské souvrství (perm, spodní rotliegend) má u Hostinného ca 400 m mocnosti. V trutnovsko-náchodské depresi je tato jednotka překryta chotěvickým a trutnovským souvrstvím. Je tvořena aleuropelity červených barev s polohami pastelově pestrobarevných i šedých slínovců a prachovců. Litologicky
pestřejší je spodní prosečenské pouvrství s polohou narůžovělých až nafialovělých arkóz (arkózový obzor). U Hertvíkovic, Mladých Buků a Babí je poloha vulkanogenních hornin (mladobucký tufitický obzor).
Svrchní prosečenské souvrství má naspodu 60 m mocný oddíl hnědočervených aleuropelitů s vložkami
pískovců. Při stropu této jednotky leží kalenský obzor tvořený šedými nebo pastelovými jílovci a prachovci s polohami šedých, místy bitumenních vápenců. Východně od Rudníku mizí kalenský obzor pod
chotěvickým souvrstvím, které diskordantně seřezává převážnou část prosečenského souvrství.
Chotěvické souvrství (perm, svrchní rotliegend), 400 m mocné, vystupuje ve v. polovině podkrkonošské pánve. Je tvořeno sedimenty červených barev, polymiktními psamity, psefity a aleuropelity. Svrchní
hranice chotěvického souvrství je denudační. U Hostinného a Čermné se ve spodním oddílu střídají červenohnědé a růžovohnědé jemnozrnné až střednozrnné pískovce s červenohnědými aleuropelity. Střední
– 34 –
Geologická charakteristika
p r ů z k u m n é h o ú z e m í Tr u t n o v s k o
Obr. 8.1
– 35 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
oddíl (150–200 m mocný) je tvořen hrubozrnnými psamity a psefity (s valouny o průměru až 30 cm pocházejícími z krkonošského-jizerského krystalinika). Svrchní oddíl, až 100 m mocný, je tvořen hnědočervenými aleuropelity s vrstvičkami, krystaly, čočkami a žilkami sádrovců a redukčními skvrnami. Vulkanismus
má ryolitový charakter.
Trutnovské souvrství (svrchní rotliegend), mocné až 600 m, nasedá diskordantně a vyplňuje území
trutnovsko-náchodské deprese mezi pilníkovským a hronovsko-poříčským zlomem. Převládají v něm červenohnědě zbarvené slepence, pískovce a aleuropelity. Na bázi jednotky jsou hrubozrnné psefity (hornoměstské vrstvy), u Náchoda označované jako náchodské slepence. Západně od Trutnova se nachází
v nadloží sekvence aleuropelitů (vlčické vrstvy). Nad nimi je soubor pískovců (vrstvy havlovické).
Bohuslavické souvrství (svrchní perm, zechstein) s mocností 30–150 m nasedá na trutnovské souvrství. Toto souvrství je tvořeno dolomitickými pískovci a slepenci s hlízami a čočkami dolomitů a arkózovitými pískovci. Na povrch vychází v. a jv. od Trutnova.
Triasovým bohdašínským souvrstvím (mocnost max. 70 m) končí v lugických pánvích kontinentální
sedimentace. Jednotka vystupuje v z. okolí Červeného Kostelce a je tvořena bělavými, růžovými, fialovošedými nebo načervenalými deskovitými psamity s příměsí valounů.
Vnitrosudetská pánev
Vnitrosudetská pánev je složitým brachysynklinóriem ležícím v území mezi Žacléřem, Hronovem, Nowou
Rudou a Walbrzychem. Z jeho rozlohy asi 1 800 km2 je třetina pánve na území České republiky. Jde o depresi s delší osou směru SZ-JV, která probíhá shodně s osou nadložních svrchnokřídových sedimentů
polické pánve.
Osa dělí pánev na dvě nestejně velká křídla. Jihozápadní (české) křídlo je omezeno proti podkrkonošské pánvi hronovsko-poříčskou poruchou. Vyplňování pánve začalo v mississippu (spodním karbonu)
na území Polska a odhadovaná mocnost sedimentů je zde 5 000 m, v Broumovském výběžku jen 3 500 m
Obr. 8.2
– 36 –
Geologická charakteristika
p r ů z k u m n é h o ú z e m í Tr u t n o v s k o
Obr. 8.3
(v nejhlubším vrtu Brou-1 Broumov 2 516 m). Kontinentální sedimentace končí triasem a permokarbon
je překrytý křídovými sedimenty polické pánve.
Blażkowské souvrství (visé–spodní namur) se vyskytuje pouze na Žacléřsku ve facii hrubozrnných slepenců s max. mocností 350 m.
Žacléřské souvrství (svrchní namur až bolsov) dosahuje na Žacléřsku až tisícimetrové mocnosti.
Vystupuje v území mezi Žacléřem a Hronovem. Je děleno na 3 jednotky: lampertické, dolsko-žďárecké
a petrovické vrstvy. Zatímco lampertické vrstvy (o mocnosti až 700 m) a s 60 uhelnými slojemi jsou nejlépe vyvinuty u Žacléře, dolsko-žďárecké a petrovické vrstvy mají uhelný vývoj v oblasti Markoušovic,
Strážkovic, Odolova a Hronova. Naopak, lampertické vrstvy zde mají mocnost do 180 m a obsahuji jen tři
sloje.
Dolsko-žďárecké vrstvy (duckmant) mají mocnost 200–300 m. Ve srovnání s lampertickými vrstvami
obsahují více slepenců. U Markoušovic je známo 11 bukovských slojí, u Strážkovic je 8 slojí strážkovických.
Při hronovsko-poříčské poruše jsou sloje silně porušeny. Východně od Žďárek u Hronova jsou dva uhelné
obzory po třech slojích (sloje dolu Vilemína).
Petrovické vrstvy (bolsov) o mocnosti až 400 m se vyskytují podél hronovsko-poříčské poruchy.
Balvanité až blokové petromiktní slepence jsou uloženy na bázi vrstev. Výše pokračují červenohnědé
aleuropelity a při stropu vrstev je několik poloh tmavošedých aleuropelitů s uhelnou slojkou (petrovická
slojka).
Odolovské souvrství (westphal D–stephan B) s mocností 1 500 m (na Svatoňovicku) se vyskytuje v celém jz. křídle vnitrosudetské pánve. Dělí se na vrstvy svatoňovické a jívecké.
Svatoňovické vrstvy (westphal D– kantábr, na Svatoňovicku až 550 m mocné) jsou tvořeny aleuropelity, pískovci a arkózovitými pískovci s andezitovou efuzí (spodní svatoňovické vrstvy). Svrchní svatoňovické
vrstvy o mocnosti 180 m obsahuji svatoňovické souslojí se dvěma obzory.
– 37 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Jívecké vrstvy (barruel–stephan B) mají max. mocnost (1 100 m) v prostoru Radvanice – Bystré.
Spodní, žaltmanské arkózy jsou tvořeny souborem arkóz a slepenců. Výše jsou obzory šedých aleuropelitů s uhelnými slojemi. Odspodu: obzor Vítových dolů, bysterský obzor a obzor radvanického souslojí
s 11 slojemi, ložiskově významný.
Chvalečské souvrství (stephan C až spodní rotliegend) o mocnostech 350–500 m je uloženo s úhlovou
diskordancí na odolovském souvrství. Je rozděleno na vernéřovické a bečkovské vrstvy.
Vernéřovické vrstvy o mocnosti 20–140 m jsou známy v pruhu od Královce po Velký Dřevíč. Na bázi
jsou slepence, výše červenohnědé aleuropelity a nad nimi pestře až šedě zbarvené aleuropelity a slojový
slepenec (vernéřovický obzor) s vložkami tufů a tufitů a slojí v Rybníčku u Bečkova.
Bečkovské vrstvy (spodní rotliegend) jsou 220 m mocné, na bázi je slepenec s hrubými klastiky, končící
polohou arkóz. V nadloží jsou zvrstvené červené aleuropelity s anhydritem. Bečkovský vápencový obzor
obsahuje šedé vápence s načervenalými rohovci, bitumenními jílovci a slínovci, které u Bečkova rychle
vykliňují.
V nadložním broumovském souvrství (rotliegend, 800–1 000 m mocnosti) dochází k zjemňování klastik. Dělí se na vrstvy noworudské, olivětínské a martínkovické.
Noworudské vrstvy tvořené červenohnědými prachovci a jílovci, podřízeně arkózovitými pískovci, mají
mocnost 300–400 m v obou křídlech pánve. Vulkanity části Vraních a Javořích hor zvyšují mocnost na 800 m.
Na Broumovsku jsou dva šedé obzory s rytmicky zvrstvenými prachovci a jílovci (walchiové lupky) a lavicemi
šedých vápenců s rohovci, „melafyry“ dvorecké skupiny a nad těmito obzory je ryolitový komplex.
Olivětínské vrstvy o mocnosti 200 m jsou známy ze sv. křídla pánve Boroumovského výběžku. Obzor
ruprechtického vápence je dělí na spodní a svrchní část. Redeponované ryolity noworudských vrstev
(arkózový obzor) jsou následovány hnědočervenými aleuropelity, jemnozrnnými pískovci a vulkanodetritickými brekciemi (spodní vulkanický obzor). Svrchní olivětínské vrstvy obsahují hnědočervené aleuropelity, zastupované hruběji zrnitými horninami vulkanodetritické facie nebo walchiovými lupky. Na bázi
je ruprechtický vápenec, výše pestré slínovce a prachovce, walchiové lupky a nakonec otovický vápenec.
Martínkovické vrstvy 300 m mocné se vyskytují mezi Meziměstím a Otovicemi a v okolí Rožmitálu.
Jsou tvořeny hnědavými, výše červenějšími aluropelity. Vrstvy obsahují tři obzory pestrobarevných aleuropelitů. Vižňovský obzor obsahuje masově červené silicity. Hejtmánkovický obzor obsahuje více vápenců než silicitů a jetřichovický obzor při stropu vrstev obsahuje dvě polohy poměrně čistých vápenců.
Trutnovské souvrství ve vnitrosudetské pánvi má 150–300 m mocnosti mezi Jetřichovem a Božanovem,
vyskytuje se i mezi Chvalčí a Velkým Dřevíčem. Mladší jednotky jsou totožné s podkrkonošskou pánví
Křída polické pánve
Mořský cenoman je vyvinut v celém území svrchní křídy. Na bázi bývá vyvinut transgresní, hrubozrnný
až drobnozrnný slepenec. Cenomanské vrstvy jsou tvořeny křemennými, zčásti glaukonitickými pískovci.
Ve spodní části jsou křemenné, kvádrového typu, ve svrchní části prachovito-štěrkové s glaukonitem.
Spodní turon se dělí na 2 souvrství: spodní (prachovito-písčité s rohovci) a svrchní (slinité). Spodní
souvrství obsahuje šedé prachovité slínovce až spongilitické prachovce. Svrchní souvrství je tvořeno šedými slíny až spongilitickými slínovci.
Střední turon má značné plošné rozšíření a vytváří morfologicky výrazné kuesty. Faciální vývoj je pestrý. Západní a centrální část pánve je budována světle šedými spongilitickými slínovci a rozpadavými pískovci. Ve v. části pánve tvoří střední turon souvrství hrubozrnných až středně zrnitých kvádrových pískovců Broumovských stěn. Pískovce jsou bělavé, nažloutlé, světle hnědé, diagonálně zvrstvené. Nejmladší
křídové souvrství ve vnitrosudetské pánvi budují hrubozrnné až středně zrnité (i slepencové) diagonálně
zvrstvené kvádrové pískovce Adršpašsko-teplických skal, Ostaše, Hejdy, Boru a Hejšoviny, kde vytvářejí
skalní města.
Tektonika
Zlomová tektonika je pro podkrkonošskou a vnitrosudetskou pánev charakteristická. K nejvýznamnějším
patří hronovsko-poříčská porucha (místy až 400 i více metrů široká), kterou tvoří série paralelních zlomů
– 38 –
Geologická charakteristika
p r ů z k u m n é h o ú z e m í Tr u t n o v s k o
sz-jv. směru. Úklony vrstev se zvyšují na 60–80°. Hlavní zlom má přesmykový charakter, je zde 5 výraznějších zlomů s celkovou amplitudou pohybu až 1 000 m. Nejvýznamnější zlomy v podkrkonošské pánvi jsou
v-z. směru. K nim patří kundraticko-javornická porucha, která však u Javorníka vyznívá, a škodějovský přesmyk. Ve východní části podkrkonošské pánve v trutnovsko-náchodské depresi se uplatňují zlomy (např.
pilníkovský) směru SZ–JV, podobně jako ve vnitrosudetské pánvi. Ve vnitrosudetské pánvi na Žacléřsku
je zaznamenán vertikální posun na zlomech 50–150 m, na Svatoňovicku mezi Odolovem a Bohdašínem
100–250 m a na Radvanicku (celestýnská porucha s-j. směru) s výškou skoku 50 m. V důlních oblastech
bylo zjištěno množství drobnějších zlomů, většinou směrů SZ–JV, méně často S–J, SSV–JJZ, popř. SV–JZ
až V–Z.
Surovinové zhodnocení plynodajnosti hornin v průzkumném území Trutnovsko
a v navazujících dílčích pánvích
V minulosti byla v průzkumném území Trutnovsko těžena ložiska evidovaná v Bilanci zásob ČR s nebilančními zásobami Rtyně-Žacléřské sloje (č. B 3074938), Rtyně-Svatoňovické sloje (B 3074937), Radvanice-Důl
Kateřina (č. B 3075100) a Bohdašín-Velké Svatoňovice (č. B 3161300). Uhelné sloje jsou zde v hloubkách
až 1 200 m. V průzkumném území byly sloje těženy dvěma doly – Zdeněk Nejedlý v Malých Svatoňovicích
a Kateřina v Radvanicích, přičemž těžba byla ukončena v letech 1991 a 1994.
V průzkumném území Trutnovsko leží prognózní zdroje Malé Svatoňovice (č. P 9072600) a Radvanice
(č. Q 9072400; do –800 m) a zrušené surovinové zdroje Důl Zdeněk Nejedlý (č. Z 9003700), Kateřinapředpolí (č. Z 9003800), Hronov-Zlíčko (č. Z 9003900) a Broumovsko (č. Z 9004000).
Uhelné sloje vnitrosudetské pánve jsou převážně humitové, místy nabohacené mědí a uranem.
Obsah popelovin Ad černého uhlí se pohyboval kolem 55 %, nižší byla výhřevnost – 13,5 MJ/kg, obsah síry
dosahoval 0,93 %. Průměrná mocnost těžené sloje se pohybovala kolem 1,2 m. Těžba metodou na zával
se na povrchu prakticky neprojevovala.
V podkrkonošské pánvi s výskyty bitumenních břidlic v území mezi Košťálovem, Vrchlabím, Rudníkem
u Trutnova a Prosečným u Hostinného na ploše 84 km2 sledují rudnický obzor zrušené prognózní zdroje
bitumenních břidlic Podkrkonošská pánev (č. Z 9061700) a Košťálov-Rudník (č. Z 9362600) a nebilanční
ložisko Rudník (N 5206702). V severozápadní části podkrkonošské pánve mezi Košťálovem a Jilemnicí
jsou známé výskyty spodnopermských hořlavých bituminózních břidlic, které byly v 19. století na mnoha
místech těženy a používaly se po vypálení k hnojení polí a v kombinaci s uhlím při výrobě svítiplynu.
Mocnost hlavní využitelné sloje je 0,65–3,65 m a ta je uložena v hloubce 0 až více než 600 m. Bylo
zjištěno 35 547 kt nebilančních vyhledaných zásob a ca 310 kt zásob prognózních (v současnosti zrušených) bituminózních břidlic. Obsah dehtu činil 5,5–6,5 %, výhřevnost Qsdaf 4,7–5,5 MJ/kg, obsah síry
Sd 3,0–3,5 %. Užitnou složkou z celkového obsahu je kerogen typu I s malou, ale pravidelnou příměsí humitové složky. Dle poloprovozních zkoušek je výtěžnost organické hmoty 55 %.
Ve spodnopermském vrchlabském souvrství podkrkonošské pánve se vyskytují bituminózní břidlice
vázané na rudnický a kalenský obzor. Rudnický obzor je tvořen prachovci a slínovci až vápenci a dosahuje
mocnosti 40–60 m. Polohy černých živičných slínovců, označované ve starší literatuře jako hořlavé lupky,
dosahují mocnosti 1–5 m a jsou plošně značně rozšířeny. Kalenský obzor má menší plošný rozsah a vyznačuje se menší mocností. Prognózní zásoby bituminózních břidlic byly vypočteny v rozsahu 1 382 700 kt
při průměrné mocnosti 3 m. V přepočtu na měrné palivo to je 345,7 mil. t. Obsah popele Ad se pohybuje mezi 71 a 74 %, výhřevnost Qds dosahuje 7,48 MJ/kg, obsah veškeré síry 3,17–3,74 %, obsah vody
Wrt = 3,2 % a obsah dehtu TdSK dosahuje 7,55 %. Byl prováděn výzkum, který ověřoval možnosti využití bituminózních břidlic jako energetické nebo chemické suroviny. K přímému energetickému využití surovina
vhodná není, příznivější parametry naznačovalo chemické zpracování.
Od dolnoslezské pánve na V odděluje podkrkonošskou pánev hronovsko-poříčská porucha; na Z tato
pánev navazuje na sedimenty dílčí pánve mnichovohradišťské. Nejvýznamnější ložiskovou jednotkou
je v ní produktivní syřenovské souvrství. Největší mocnost pánevní výplně byla ověřena vrtem u obce
Prosečná (1 680 m). S výjimkou území mezi Lomnicí nad Popelkou a Novou Pakou jsou v podkrkonošské
– 39 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
pánvi známy pouze lokální výskyty tenkých uhelných slojí. Na zmíněném území byl v průměrné hloubce
300 m (max. 650 m) zjištěn výskyt jedné, výjimečně i dvou těžitelných slojí. Tvoří je černouhelné humity. Víceméně stálá hlavní (druhá) sloj dosahuje průměrné mocnosti 1,6 m. Místy je co do mocnosti
dobyvatelná i třetí sloj, dosahující mocnosti až 1 m. Jejich vzájemná odlehlost tvoří zpravidla 3 až 11 m.
V obou slojích převládá matné uhlí až matné uhlí páskované s poměrně vysokou anorganickou příměsí.
Jde vesměs o plynové uhlí obchodní skupiny VI využitelné pro energetické účely. Průměrná kvalita hlavní
sloje: obsah popele Ad 47,1 %, obsah vody Wrt 8 %, výhřevnost Qri 14,7 MJ.kg-1, obsah prchavé hořlaviny
Vdaf 40 %. Uhlí vykazuje extrémně vysoký obsah arsenu a zvýšený obsah síry.
Západně od průzkumného území Trutnovsko u Lomnice nad Popelkou bylo vymezeno bilanční ložisko
černého uhlí Syřenov (B 3198000). Do tohoto ložiskového území průzkumné území Trutnovsko nezasahuje. Ložisko energetického černého uhlí Syřenov, klasifikované pouze v nebilančních zásobách o celkovém objemu 54 905 tis. tun, se nachází ve svrchnokarbonském syřenovském souslojí. V tomto souslojí
jsou vyvinuty čtyři sloje, jejichž tvar je tence čočkovitý o mocnosti od 0,43 m do max. 2,83 m, přičemž
největší objemy zásob jsou ve 2. a 3. sloji (ca až 80 % zásob). Hloubka uložení ložiska je 20–80 m u bilančních zásob, jinak 200–640 m. S využitím ložiska Syřenov se v dlouhodobém horizontu nepočítá, obzvláště
s otevřením tohoto ložiska klasickým báňským (hlubinným) způsobem. Do úvahy proto připadá pouze
možnost využití suroviny podzemním zplyňováním.
Mnichovohradišťská pánev má s podkrkonošskou pánví podobný litologický vývoj permokarbonu
a významné zastoupení vulkanitů. Její karbonská sedimentace má řadu společných znaků i s vývojem
středočeských limnických pánví. Uhelné sloje se nacházejí ve značných hloubkách pod křídovými sedimenty a pod relativně mocným nadložím svrchní části permokarbonu. Vzhledem k velké hloubce uložení
slojí a relativně nevelké a nevyjasněné uhlonosnosti má průmyslový význam této pánve zatím charakter
prognóz.
Hydrogeologie
Podle rozdílných hydrogeologických poměrů lze horninové komplexy v zájmovém území rozlišit v zásadě
na dva typy: 1) permokarbonské sedimenty a vulkanity vnitrosudetské pánve a 2) nadložní mezozoické
horniny polické křídové pánve.
Vnitrosudetská pánev tvoří jako celek samostatnou hydrogeolo­gickou strukturu, která je však
uvnitř značně nejednotná a složi­tá co do propustnosti hornin i do oběhu a režimu podzemních vod.
Vnitrosudetská pánev představuje nepravidelné střídání průlinovo-puklinových kolektorů až izolátorů
permokarbonských sedimentů a puklinově propustných vulkanitů. V horninách permokarbonu dochází
ke střídání kolektorů a izolátorů, kolektory jsou vázány spíše na pískovce a připovrchovou zónu ostatních
hornin, izolátory na jílovité sedimenty a vulkanity v hloubce. Při této velké litologické pestrosti se vytváří
řada izolo­vaných zvodní. Vznik dílčích hydrogeologických struktur s převáž­ně napjatou hladinou podzemní vody je podmíněn častým střídáním hrubozrnných a jemnozrnných sedimentů. Z regionálního hlediska se jedná o více méně pravidelné rozpukání hornin, kde patrně neexistuji významné zvodněné zóny.
Významnější oběh podzemních vod s převahou puklinové propustnosti je omezen na připovrchovou zónu
rozvolnění hornin zasahující do hloubek kolem 40 až nanejvýš 100 m. Pod touto hloubkou s intenzivním oběhem podzemních vod klesá podíl puklinové propustnosti na úkor průlinové propustnosti. Se
vzrůstající hloubkou dochází k významnému poklesu průměrné propustnosti, resp. filtračních parametrů.
Z regresní rovnice vyplývá očekávaný pokles koeficientu filtrace o 2 řády na 10-7 m/s v hloubce 200 m;
v hloubce 500 m pokles na 10-9 m/s; až po nepatrné hodnoty v řádu 10-11 m/s v hloubce 1 000 m. Soubor
permokarbonských hornin je celkově méně propustný než horniny nadložní polické křídové pánve, je
charakteristický převážně střední transmisivitou připovrchové zóny. Horninové prostředí permokarbonu
je tedy vhodné k menším i větším odběrům podzemní vody pro místní zásobování vodou menších obcí
či jednotlivých objektů.
Polická křídová pánev tvoří samostatnou naloženou hydrogeologickou strukturu v nadloží vnitrosudetské pánve v jz. části zájmového území. Představuje nejdůležitější hydrogeologickou a vodohospodářskou
strukturu v širším okolí. Celkový odběr podzemní vody činí kolem 300 l/s, přírodní zdroje jsou vyčísleny
– 40 –
– 41 –
kolektor C1
relativně nepropustné podloží
(podložní izolátor PKP)
kolektor T
kolektor A1
převážně izolátor A2/A1
nejvýznamnější kolektor A2
0–150 m nárůst od JJV
k SZ
20–50 m obvykle
25–40 m
6–14 m nárůst od JJV
k SZ
5–15 m nárůst od JJV
k SZ
min.20–25 m (Br.stěny);
obvykle 60–70 m (ABS);
75–96 m (ŽďS)
až 110 m
30–60 m až 100 m
izolátor C2/C1
nebo jednotný
kolektor C
nejvýznamnější izolátor C/A, D/A*
kvádrové pískovce
slínovce nebo
pískovce
15–20 m (Hlavňov)
?
max. 150–180 m
kolektor C2
mocnost
pozn.: Br. stěny – Broumovské stěny; ABS – adršpašská brachysynklinála; ŽďS – žďárská synklinála; *celý izolační komplex D/A kolem 200 m v ABS; souvrství A2+A2/A1+A1+T tvoří bazální kolektor PKP;
Teplice = Teplice nad Metují
jílovce, prachovce, arkózy, pískovce, slepence
permo-karbon
permokarbon PC
polymiktní pískovce
a slepence
trias
bohdašínské souvrství T
jemnozrnné až hrubozrnné pískovce
až slepence (psamitické souvrství)
cenoman
korycanské
vrstvy Kk
prachovito písčitý silicit (opuka; tzv. rohovcové
souvrství)
(spodní
turon ?)
(bělohorské souvrství ?)
obvykle 35–50 m
převážně kolektor Cv
vápnité slínovce až vápence
převážně slínovce
?
lokální izolátor
Cd/Cv
slínovce
jílovce, prachovce až pískovce (tzv. prachovcové
souvrství)
střední
a spodní
turon
jizerské a bělohorské souvrství Kb-Kj
10 m (sz. od Teplic)
35–40 m (Teplice)
kvádrové pískovce
převážně kolektor Cd
jemně až středně zrnité
pískovce (distální facie)
izolátor D/C
Broumovské stěny
slínovce
kolektor D
kromě Broumovských stěn
kvádrové pískovce (skalní
města)
coniac
a svrchní
turon
(březenské ?) teplické souvrství Kt
charakter hydrogeologického prostředí
litologie
stáří
litostratigrafie
Tab. 8.1. Vztah litostratigrafie a hydrogeologického charakteru polické křídové pánve (podle KRÁSNÉHO et al. 1996 sestavil J. Burda)
Geologická charakteristika
p r ů z k u m n é h o ú z e m í Tr u t n o v s k o
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
na hodnoty kolem 1 000 l/s. Na základě litologie lze vymezit několik nad sebou regionálně rozšířených
kolektorů tzv. vodonosných vrstev (viz tab. 8.1). Převládá puklinová propustnost, zvýšená zejména v okolí
hlavních zlomů. Toto prostředí předurčuje velmi komplikované trojrozměrné proudění podzemní vody,
jak horizontální, často na velké vzdálenosti, tak vertikální přetékání mezi kolektory napříč nedokonalými
izolátory a v okolí významných zlomů (skalský, polický, bělský aj.).
Nejdůležitějšími kolektory s regionálním prouděním podzemní vody jsou:
Bazální kolektor představují kolektory T + A1 + A2 (trias a cenoman), které jsou rozšířeny prakticky v celé
ploše polické pánve, přičemž nejdůležitější je kolektor A2 (rohovcové opuky). Charakteristická je až
velmi vysoká transmisivita umožňující velké soustředěné odběry regionálního významu, jež jsou zdrojem pitné vody mj. i pro Hradec Králové.
Kolektory C představují mj. pískovce Broumovských stěn, zahrnují však většinu plochy polické pánve (ve formě kolektorů Cv a Cd).
Kolektor D představuje pískovce skalních měst.
Závěrečné zhodnocení
Sedimenty obsahující uhelné sloje a kaustobiolity se v podkrkonošské pánvi vyskytují zejména v její z. části. Směrem k V sloje syřenovského souslojí a štěpanicko-čikváseckého obzoru hluchnou, vykliňují a mění
se na jílovcové slojové reprezentanty. Do průzkumného území prakticky nezasahují. Do průzkumného
území ze SV zasahuje jen rudnický obzor, který obsahuje decimetrové vrstvy bitumenních jílovců. Avšak
v. od Janovic obsah bitumenu rychle klesá. Přibližně 80 % podkrkonošské pánve v průzkumném území je
tvořeno trutnovsko-náchodskou depresí. Ta je vyplněna středno a svrchnopermskými sedimenty (červenohnědými aleuropelity, pískovci a slepenci) chotěvického a trutnovského souvrství o mocnostech
600–800 m. Tyto horniny neobsahují žádné uhelné sloje ani kaustobiolity. Jejich podloží je neznámé.
Ve vnitrosudetské pánvi je několik uhelných horizontů, které byly od 19. století intenzivně těženy –
na Žacléřsku, Svatoňovicku, Hronovsku a Radvanicku. Vlivem honovsko-poříčské poruchy jsou sloje šikmo ukloněné, řádově v desítkách stupňů, a proto mohly být vytěženy pouze jejich partie při z. okraji
vnitrosudetské pánve do hloubek kolem 1 000 m. Vrt Brou-1 Broumov prokázal v centrální části pánve
menší množství slojí s horší kvalitou než v jejich výchozové partii. Bitumenní aleuropelity a vápence spodnopermských obzorů jsou decimetrových mocností, v 19. století byly místy pokusně neúspěšně těženy,
takže od té doby jim nebyla věnována pozornost z energetického hlediska.
Limitujícími faktory pro průzkum v zájmovém území je jednak ochranný režim Chráněné krajinné
oblasti Broumovsko, ze S do průzkumného území Trutnovsko zasahuje území Krkonošského národního
parku. Na průzkumném území Trutnovsko leží celá Chráněná oblast přirozené akumulace vod (CHOPAV)
Polická pánev, do jeho jz. části zasahuje CHOPAV Východočeská křída, leží zde řada ochranných pásem
vodních zdrojů využívaných pro veřejné zásobování pitnou vodou a ochranná pásma minerálních vod
(Hronov, Běloves). Specifickým střetem mohou být opuštěné těžební revíry radvanického a svatoňovického uhelného revíru, které jsou v současnosti pokryty chráněným ložiskovým územím (CHLÚ) Radvanice
v Čechách a CHLÚ Rtyně.
Vzhledem ke značné kumulaci střetů zájmů v oblasti polické pánve lze doporučit při stanovení průzkumného území Trutnovsko podmínku vyloučení technických prací, vyjma povrchových geofyzikálních
metod.
– 42 –
Geologická stavba platformy brunovistulika
a jejího pokryvu v oblasti průzkumného území Meziříčí
a v území s geologickými předpoklady
pro podzemní zplyňování uhlí na severní Moravě
Průzkumné území Meziříčí leží na rozhraní krajů Zlínského, Moravskoslezského a Olomouckého. Půdorys
tohoto průzkumného území je tvořen nepravidelným mnohoúhelníkem na rozsáhlém území o ploše
945,7 km2, zhruba mezi městy Hranice, Nový Jičín, Valašské Meziříčí, Vsetín a v jejich širším okolí.
Průzkumné území Meziříčí se nachází na území severomoravského bloku (na SV od holešovského zlomového sytému, omezujícího Hornomoravský úval na V). Nejvýznamnějším strukturním prvkem je zde
rožnovsko-súlovský zlomový systém směru V-Z, oddělující mělkou a hlubokou část platformy. Hluboká
část platformy byla ověřena pouze vrtem Jablůnka-1 a celková mocnost sedimentů, včetně flyšového
pásma, zde činí přes 6 km. Mělká s. malenícko-hornoslezská kra naopak patří k nejlépe prozkoumaným
územím v ČR a může být považována za perspektivní z hlediska její vrtné dostupnosti na některé energetické suroviny. Východní část území náleží k Hornoslezské pánvi, kde mají význam uhelná ložiska a metan
na ně navázaný, západnější část, až po oblast kry Maleníku, byla zkoumána především na výskyt plynu
a možnost budování jeho podzemních zásobníků.
Předvariský krystalinický fundament oblasti malenícko-hornoslezské kry se dělí na:
a) komplex metamorfitů,
b) komplex magmatitů.
Komplex metamorfitů vznikl regionální přeměnou flyšoidních sedimentů. Ve studované oblasti jsou
nejčastěji zastoupené biotitické nebo muskoviticko-biotitické plagioklasové pararuly, zčásti migmatitizované, přecházející až do migmatitů. Magmatické horniny jsou ve studované oblasti méně zastoupeny.
Skládají hlavně rusavský a jablunkovský masiv.
Devonská sedimentace se na území s. Moravy zprvu vyznačovala rychlým hromaděním klastik v kontinentálním prostředí. Toto usazování postupně vystřídala mořská transgrese od V na Z. Mocnosti devonských bazálních klastik značně kolísají a vysvětlují se buď rozdílnou mobilitou ker sz-jv. směru v podkladu
nebo erozním vertikálním rozčleněním podloží před začátkem kontinentální sedimentace a před mořskou
transgresí. Mocnosti devonských bazálních klastik dosahují maxima 154 m ve vrtu Jablunkov-1. Devonská
bazální klastika do nadloží pozvolně přecházejí do vápenců a dolomitů macošského souvrství.
V macošském souvrství jsou ve studovaném území zastoupeny jak lažánecké, tak i vilémovické vápence a dolomity. Lažánecké vápence jsou spojeny s podložními bazálními klastiky pozvolným přechodem.
Směrem do nadloží pozvolně přecházejí do vilémovických vápenců. Dosahují mocnosti až 1 300 m. Jsou
to tmavošedé až černošedé vápence, naspodu s dolomity a dolomitovými vápenci. Jejichž mocnost s postupující transgresí klesá od Z k V. Vložky břidlic a prachovců jsou vzácné.
Líšeňské souvrství zahrnuje sedimenty frasnu – famenu až svrchního visé. Ve studované oblasti se člení na vápence hádsko-říčské, křtinské a dražovické. Hádsko-říčské vápence (celková mocnost 50–100 m)
zastihl například vrt Choryně-9. V redukované mocnosti je zastihly vrty Branky-1 a Branky-2. Na Z zájmové oblasti jsou vyvinuty šedé jemnozrnné vápence, hlíznaté, místy jílovité.
V mobilní oblasti na Z od orlovské struktury ve svrchním visé vznikl 1 000 m mocný sled černošedých
prachovitých a písčitých jílovců s drobnými čočkami pyritu, s laminami prachovců, náležející kulmské
litofacii spodního karbonu. V nejvyšších částech vrstevního sledu vystupují polohy drob a vzácně i vrstvy
slepenců. Východní stabilní oblast (vrty Kozlovice SV-1, Krásná-1 a Hnojník-1) se vyznačuje sníženou mocností těchto sedimentů, do 500 m. Sedimentaci kulmu moravskoslezské paleozoické pánve (především
– 43 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
hradecko-kyjovického souvrství), která probíhala v čistě mořském prostředí, ukončil vznik vrstev skupiny
faunistických horizontů Štúra. Vlastní uhlonosný karbon má na své bázi první rubatelnou uhelnou sloj
Čeněk. Ta zpravidla leží 50–70 m nad skupinou faunistických horizontů Štúra.
Spodní hranice uhlonosného karbonu má tedy ráz plynulého přechodu. Jen vzácně je vyznačena erozí
(Staříč, Horní Žukov). Předpokládá se, že ústup moře ve spodním namuru A byl v oblasti moravskoslezské
paleozoické pánve velmi pomalý, kolísavý. Dokazuje to zvláště faciální vývoj vrstev ve v. stabilní části, kde
byla sedimentace i subsidence pravděpodobně pomalejší. V tomto území se vyskytují první uhelné slojky
ve stratigrafických ekvivalentech kyjovických vrstev. Kolísání úrovně mořské hladiny dokazují též nálezy
uhelných slojek v podloží a ve skupině faunistických horizontů Štúra z průzkumného území Příbor-Východ.
Horizontální rozšíření vrstev uhlonosného svrchního karbonu není dosud zcela jasné. Česká část hornoslezské pánve představuje plochou 1 550 km2 asi 1/10 plochy hornoslezské pánve jako celku. Západní
hranice proti kulmskému vývoji karbonu probíhá od z. okraje Ostravy směrem na Nový Jičín a Valašské
Meziříčí. Severní a v. hranici české části hornoslezské pánve tvoří státní hranice s Polskem a na J se
Slovenskem.
Karpatská předhlubeň
V karpatské neogenní předhlubni, vyplněné neogenními sedimenty uloženými na různých typech starších
hornin, vyčleňujeme tři regionální litostratigrafické komplexy s různým plošným rozdělením mocností
jílovitých a písčitých facií:
– eggenburgský;
– karpatský;
– badenský.
Sedimenty eggenburgu se v s. části karpatské předhlubně vyskytují v malých denudačních reliktech
na Jaklovci ve Slezské Ostravě, v dětmarovickém výmolu na Karvinsku a byly zjištěny ve vrtu Bystřice-2,
který byl hlouben j. od Třince.
V severní části předhlubně mají sedimenty karpatu velmi pestré faciální složení. Sedimentace probíhala v lagunách, mělkovodních a neritických pánvích, v prostředí normálních nebo silně brakických a také
více slanějších vod. Návaznost faciálních vývojů ze střední části předhlubně na faciální typy karpatu její
s. části není kromě shodného šlírového vývoje příliš jasná.
V severní části karpatské předhlubně lze rozlišit 5 základních litofaciálních jednotek karpatu, vystupujících v následující sukcesi:
– klastika na bázi karpatu;
– pestré bazální prachovce;
– hnědé vrstvy;
– šedé vrstvy (šlír);
– pestré vrstvy se sádrovci.
Tyto jednotky se mohou vzájemně zastupovat, a to nejen laterálně, ale také vertikálně. Hranice mezi
nimi tvoří buď přechodné vývoje (např. pestrý okrajový, skvrnitý, hnědo-šedý vývoj aj.), nebo jsou hranice ostré, event. některý ze základních vývojů chybí. Klastika, petrograficky velmi rozmanitá, se vyskytují
jen lokálně na bázi karpatu na dně fosilních údolí (vymýtin) a nelze je tudíž považovat za jednotnou facii
bazálních klastik.
Badenská část v s. části předhlubně se rozšiřuje plošně od JZ k SV, u Ostravy dosahuje šíře kolem
15 km, na Karvinsku přesahuje její šířka 30 km. Severozápadní omezení vytváří svah Nízkého Jeseníku,
na S pokračuje sedimentační prostor do Polska. Jižní část spodnobadenské předhlubně je překryta flyšovými příkrovy Západních Karpat.
Flyšové pásmo Karpat
Vnější flyšové pásmo sestává na s. Moravě z podslezské a slezské jednotky, které náležejí vnější skupině
příkrovů. Dále náleží k vnějšímu flyšovému pásmu jednotka předmagurská, která se vyskytuje pouze
okrajově.
– 44 –
Geologická stavba platformy brunovistulika a jejího pokryvu v oblasti průzkumného území
Meziříčí a v území s geologickými předpoklady pro podzemní zplyňování uhlí na severní Moravě
Obr. 9.1
Podslezská jednotka zahrnuje převážně pelitické uloženiny svrchní křídy až oligocénu. Facie s turbidity jsou poměrně vzácné a jsou častější až ve vyšším oligocénu. Její tektonická stavba vznikla ve dvou
etapách. Podslezská jednotka je silně tektonicky postižená, protože se přes ni přesunul mocný komplex
příkrovu jednotky slezské. Jednotlivé litostratigrafické jednotky jsou proto dezintegrovány do tektonických čoček a šupin a netvoří utěsněné nádržní rezervoáry.
Sedimentaci ve slezské jednotce je možno souvisle sledovat od svrchní jury do vyššího oligocénu.
Tato faciálně velmi diferencovaná jednotka se vyskytuje především v Moravskoslezských Beskydech
a v Podbeskydí, v podstatně menším rozsahu je ještě zachovaná při úpatí Hostýnských vrchů v Kelčské,
Příborské a Těšínské pahorkatině.
Ve slezské jednotce můžeme ve vertikálním smyslu vyčlenit dva základní celky, spodní převážně pelitický, od oxfordu do cenomanu (celek s nižším podílem turbiditů), a svrchní převážně flyšový od turonu
do oligocénu (celek s vysokým podílem turbiditů). Ve slezské jednotce vyčleňujeme v horizontálním směru podle litostratigrafického a faciálního vývoje a podle tektonické pozice (tj. od S k J) tři základní celky,
které jsou horizontálně spojeny pozvolnými přechody:
– Vývoj kelčský – převážně pelitický, reprezentovaný redukovanou mocností křídových uloženin (700 až
900 m). V tomto vývoji, který je rozšířen mezi údolími Bečvy a Ostravice, je flyšový vývoj potlačený.
Tento vývoj tvoří nejspodnější skupinu tektonických šupin.
– Vývoj bašský – v nejvyšší juře a spodní křídě s omezeným podílem turbiditů, které se spolu s fluxoturbidity uplatňují od albu do danu. Pro tento vývoj, který má své hlavní rozšíření také mezi údolími Bečvy
a Ostravice, jsou příznačná mocná skluzová tělesa s rozměrnými klasty štramberských vápenců. Celková
mocnost těchto uloženin dosahuje 1 600–1 800 m.
– Vývoj godulský – v juře až cenomanu neflyšový, s podřízeným podílem turbiditů. Flyšová facie v godulském vývoji zcela převládá nad neflyšovou od turonu do oligocénu. Tento vývoj o celkové nepravé
mocnosti více než 8 500 m je rozšířen v celém území slezské jednotky a pokračuje i dále k V do Polska.
– 45 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
V aptu je pro tento vývoj zvláště významná anoxická facie nejvyšší části těšínsko-hradišťského a hlavně
pak veřovického souvrství. Celému vrstevnímu sledu dominuje přes 3 300 m mocný hlubokomořský
vějíř godulského souvrství.
Magurské flyšové pásmo překrývá na území s. Moravy jak jednotky platformního pokryvu, tak vnější
flyšové jednotky. Z tohoto pohledu se tato část území, přilehlá k hranici se Slovenskem, nejeví jako ložiskově perspektivní z důvodu hlubokého pohřbení sedimentů, matečných pro výskyt uhlovodíků, protože
pravděpodobně došlo k jejich přírodnímu uvolnění a emisi do horninového prostředí.
Sedimenty magurské skupiny příkrovů flyše Západních Karpat na Moravě představují dohromady pestrou a místy až nesourodou směs hlubokomořských facií, přes nejrůznější gravitační sedimenty až po abysální jíly. Jednotlivé facie hlubokomořských sedimentů byly během tektonického odloučení od podkladu
a přesunů v rámci příkrovů druhotně sblíženy.
Hydrogeologie
Intenzivní tlakové postižení flyšového pásma v průběhu alpsko-karpatské orogeneze vedlo k výraznému
zmenšení až ztrátě intergranulární pórozity většiny hornin a k jejich následnému rozpukání. Výsledkem
je obdobný typ hydrogeologického prostředí v celém flyšovém pásmu: regionálně rozšířený nespojitý
kolektor je vázaný především na připovrchovou zónu zvětralin a rozevřených puklin, probíhající víceméně konformně s povrchem terénu a zasahující většinou do hloubek několika desítek metrů. V horských
územích může dojít k zvýšení propustnosti připovrchové zóny rozvolněním horninových masivů vlivem
gravitačních pohybů. V rozsahu připovrchového kolektoru propustnost hornin s hloubkou všeobecně
klesá. I ve větších hloubkách se propustnost hornin všeobecně zmenšuje, ale zřejmě pomaleji než v připovrchové zóně. Je stále otázkou, zda se na tomto poklesu podílí jen porózita puklinová a zda a do jaké
míry se v podmínkách intenzivního tektonického postižení flyšového pásma mohla alespoň u některých
typů hornin zachovat také intergranulární porózita. Jako celek lze celý komplex příkrovů flyšového pásma
považovat za regionální izolátor, oddělující svou méně mocnou okrajovou částí v některých územích se
vyskytující podložní kolektory autochtonních sedimentů, pokrývajících jv. svah Českého masivu, a rovněž
významně se uplatňujících při migraci a akumulaci uhlovodíků.
Karbonáty devonu v podloží příkrovu podslezské jednotky, autochtonního karpatu a kulmu byly
v celé mocnosti provrtány (avšak bez provedení přítokových zkoušek) strukturním geologickým vrtem
Choryně-9, který prošel i podložním klastickým souvrstvím devonu a byl ukončen až v pararulách krystalinického fundamentu Českého masivu. Další hluboké vrty, které většinou v podloží slezské a podslezské
jednotky prošly autochtonními šlíry karpatu, místy až do kulmského podloží, postrádají interpretovatelné
kvantitativní hydrogeologické údaje. Na druhé straně však přinášejí tyto hluboké vrty informace o chemismu podzemních vod, z nichž vyplývá, že nejčastějším typem hlubinných podzemních vod je Na-Cl-S
a Na-Cl-Ca.
V hlubokých partiích karbonu a miocénu pod příkrovovými jednotkami Karpat a uvnitř příkrovů se
vytvořily kolektory s fosilními vodami. Jednotlivé kolektory jsou odděleny téměř nepropustnými izolátory a obsahují podzemní vody obdobných hydrochemických typů, ale různé celkové mineralizace.
Pravděpodobně mezi nimi dochází k velmi omezenému oběhu, který umožnil vytvoření stejného hydrochemického typu vod jak v kolektorech karbonských hornin, tak v kolektorech příkrovových jednotek.
Vzhledem k poklesu celkové mineralizace těchto vod směrem ke karbonskému morfologickému hřbetu
a úplnému vyslazení některých kolektorů choryňské struktury se dá předpokládat komunikace hlubokých
kolektorů v karbonu s podzemními vodami povrchových partií dnešních karbonských výchozů.
Na povrch vystupující kra Maleníku, tvořená autochtonními kulmskými a devonskými sedimenty, je
oddělena od hlavních kulmských výskytů v Nízkém Jeseníku a Oderských vrších miocenními sedimenty
Moravské brány. Tato kra představuje nejdále na JV k povrchu vysunutý výskyt kulmu a devonu před čely
karpatských příkrovů. Kulm je zde v typickém klastickém vývoji, devonské karbonáty příslušejí k vývoji
Moravského krasu. Území s výskytem extrémně zranitelných karbonátů tvoří sv. výběžek kry Maleníku
a v okolí Teplic nad Bečvou je do něj hluboko zaříznuto údolí Bečvy. Devonské vápence líšeňského a macošského souvrství zde v jejich výchozové části představují krasovo-puklinový kolektor s vysokou makro– 46 –
Geologická stavba platformy brunovistulika a jejího pokryvu v oblasti průzkumného území
Meziříčí a v území s geologickými předpoklady pro podzemní zplyňování uhlí na severní Moravě
Obr. 9.2
nehomogenitou a anizotropií hydraulických parametrů, jejichž výše kolísá v závislosti na intenzitě zkrasovění a komunikace krasového kolektoru s kolektory kvartérních fluviálních sedimentů v údolí Bečvy.
Toto území se vyznačuje zcela specifickými krasovými jevy (Zbrašovské aragonitové jeskyně a nejhlubší
propast v ČR – Hranická propast) a především výskytem termální kyselky, jejíž výstup k povrchu je dokladem otevřenosti tektonicky predisponovaných transmisních cest. Asi 15 km k SV od Teplic nad Bečvou se
nachází, zřejmě v obdobné strukturní pozici při okrajovém zlomu Moravské brány, další výskyt kyselky
v Jeseníku nad Odrou; zde však nebyly zjištěny vápence. Prostředím tvorby a akumulace kyselky jsou
nemetamorfované devonské silně zkrasověné vápence kry Maleníku. I přes zachycení hlavních výstupních cest minerální vody hlubokými jímacími vrty existuje v řečišti Bečvy řada míst, kde probublává oxid
uhličitý, což svědčí o oboustranné hydraulické komunikaci krasového kolektoru s průlinovým kolektorem
údolní nivy Bečvy (byla zjištěna též infiltrace povrchové vody z Bečvy do vápenců). Teplé uhličité vody se
po infiltraci vadózních vod na skalních výchozech karbonátů v řečišti Bečvy a u Černotína formují v horninovém masivu devonu, porušeném sítí puklin, dislokací a drcených pásem, na nichž došlo k intenzivnímu
zkrasovění, a během sestupného proudění až k bázi devonských karbonátů získávají svoji zvýšenou teplotu. V tomto prostředí také dochází k obohacování juvenilním CO2, jehož pravděpodobnými výstupními
cestami jsou tektonické zóny směru SZ-JV. Významná výstupní cesta teplých kyselek (typ Ca-HCO3, celková mineralizace 2,6 – 2,9 g/l, obsah CO2 1,5–2,5 g/l, teplota 22–22,5 oC) je také na pravém svahu údolí
Bečvy ve dně Hranické propasti.
V profilu sedimentů karpatu v karpatské předhlubni j. od linie Petřvald–Vratimov převládají izolátory,
jako kolektory se uplatňují polohy rozpadavých pískovců až písků a ve facii pestrých vrstev polohy štěrků
a slepenců. Propustnost karpatu je v důsledku litologické inhomogenity proměnlivá, koeficient filtrace
orientačně zjišťovaný na hlubokých NP vrtech se pohybuje v rozmezí řádů 10-8 až 10-7 m/s. Pro případnou
důlní těžbu je výskyt zvodněných a proplyněných kolektorů v autochtonním karpatu vzhledem k jejich
– 47 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
blízkému uložení nad produktivním karbonem, vzhledem k velkým vrstevním tlakům a proplynění nejnebezpečnějším úsekem. Řadí se k tzv. I. zvodněnému, resp. proplyněnému pásmu vzhledem k těženým
uhelným slojím.
Sedimenty spodního badenu mají převážně izolační funkci, významným kolektorem jsou jen hrubo­zrnná bazální klastika, zachovaná hlavně v původních depresích karbonského předterciérního reliéfu. Kolektorské vlastnosti bazálních klastik – štěrkovitých písků (detrit), hrubozrnných štěrků a suťových brekcií –
je možno odvodit pouze ze sumárních čerpacích zkoušek na NP vrtech; hodnoty koeficientu filtrace se
v osní části bludovické vymýtiny a petřvaldského výmolu pohybují přibližně v mezích 9.10-8–5.10-7 m/s.
V nadloží bazálních klastik pokračovala sedimentace pelitické facie badenu s řadou izolovaných čoček
a poloh jemně až středně zrnitých písků. Pouze jediná z těchto poloh je regionálně sledovatelná v prostoru bludovické vymýtiny a je nazývána hlavní písčitý obzor pelitické facie s mocností nejčastěji kolem 2 m.
Hlavní obzor přestává být při přechodu z. okraje bludovické vymýtiny do deprese Moravské brány sledovatelný. Efektivní pórovitost písků hlavního obzoru dosahuje 4–23 %, koeficient filtrace kolísá v širokém
rozpětí řádů 10-7 až 10-4 m/s.
Surovinové zhodnocení plynodajnosti hornin v průzkumném území Meziříčí
V oblasti Valašskomeziříčska představuje možnou matečnou horninu pro břidličný plyn především menilitové souvrství o mocnosti 50–150 m, které se vyskytuje v jednotce podslezské a slezské a které má podle
geochemických ukazatelů charakter ropomatečných hornin. Spolu s menilitovými rohovci se vyskytují
i bělošedé jílovité vápence, hnědé, bělavě navětrávající jílovce destičkovitě nebo šupinkovitě odlučné,
někdy s rybími šupinami a kůstkami. V převážném počtu profilů zcela dominují hnědé, proměnlivě vápnité jílovce. V menilitovém souvrství se podřízeně nalézají drobně slepencovité, hrubě až jemně zrnité
drobové a křemenné pískovce, někdy s výrazným bioklastickým podílem (foraminifery, řasy ap.). Tyto
polohy přecházejí až do bioklastických brekcií (vápenců).
Menilitové souvrství je tvořeno hlubokomořskými sedimenty stáří spodního až středního oligocénu,
převážně jílovci a jílovými břidlicemi, s obsahem 30–40 % minerálu illitu, dále je zastoupen montmorillonit, až 20 % křemene a karbonáty. Typický je obsah pyritu (0,8–5 %) a zvýšené množství uranu, vanadu
a molybdenu. Obsah organické hmoty dosahuje 1,1–10,3 % – to odpovídá 1,4–13,1 % hořlaviny (pro těžbu břidličného plynu postačuje více než 1,5 % obsahu organické hmoty), zcela převládá kerogen.
Specifickým vývojem menilitového souvrství je asi 100 m mocná facie se skluzovými tělesy v Třinecké
brázdě u Bystřice nad Olší. V této facii se do sledu pelitů vkládají několikametrové polohy slepenců s klasty krystalinika, devonu a karbonu, spolu s klasty svrchnokřídových až svrchnoeocenních hornin z v. okrajových částí podslezské sedimentační pánve. Menilitové souvrství představuje významný horizont, který
také predisponuje vznik kluzných a násunových ploch uvnitř těles flyšových příkrovů. Většinou dnes netvoří souvislé polohy se stabilní mocností, ale je dezintegrováno do celé řady tektonických šupin a čoček.
Tepelná zralost menilitového souvrství, vyjádřená odrazností vitrinitu, je VRo = 0,4–2,1 % a odpovídá
tak hloubkové zóně tvorby plynu (limitní hodnota pro těžbu břidličného plynu je 1,2–3,5 %). Mocnost
menilitového souvrství je 20–150 m (průměrná doporučená mocnost pro těžbu břidličného plynu je přes
20 m, optimálně 100–400 m), hloubka jejich uložení se pohybuje od 500 do (odhadnutých) 8 000 m (optimální pro těžbu břidličného plynu je 1–5 km).
Průměrná hodnota produkčního potenciálu uhlovodíků (ze 43 zkoumaných vzorků) z hornin menilitového souvrství představuje 61 kg na 1 m3 horniny, tj. ca 3 % hmotn.
Výsledkem příkrovového vrásnění a fyzikálních vlastností hornin menilitového souvrství je, že se tento
původně spojitý horninový celek rozčlenil na mnoho těles variabilního tvaru. Tyto nespojité čočky a šupiny s nestálou mocností tak netvoří žádný souvislý celek většího rozsahu.
Co se týče dosavadní prozkoumanosti území, chybí detailní analýza pozice dílčích šupin menilitového
souvrství, strukturní analýza napěťového pole a rozložení tepelné zralosti v dílčích šupinách, chybí údaje
o štěpnosti, obsahu sorbovaného plynu v kerogenu a v jílových minerálech a o řadě dalších fyzikálních
vlastností zdrojových i nadložních hornin. Z výsledků podrobného popisu stávajících vybraných vrtů
hlubších než 300 m ležících v průzkumném území Meziříčí na nekonvenční zemní plyn z břidlic, s ohledem
– 48 –
Geologická stavba platformy brunovistulika a jejího pokryvu v oblasti průzkumného území
Meziříčí a v území s geologickými předpoklady pro podzemní zplyňování uhlí na severní Moravě
na zastižení menilitového souvrství, jejich popis a chemicko-technologické vyhodnocení, vyplývá, že bylo
v předmětném průzkumném území celkem zrevidováno 19 profilů vrtů hlubokých od 282 m do 1 712 m. Z dostupných výsledků lze konstatovat, že s ohledem na účel průzkumných prací (vyhledávání uhlí, ropy,
plynu, nerudní suroviny – vápence, hydrogeologické práce) nebyla v popisu profilu většiny vrtů věnována náležitá pozornost petrografii, litologii anebo stratigrafii plynonosných horizontů, popř. menilitového
souvrství, které by představovalo potenciální oblast pro další průzkum.
V ojedinělých případech bylo možno provést výběr vrtů se zastiženým menilitovým horizontem, avšak
výsledky vrtných prací nedosáhly očekávaná zadání. Interval, ve kterém bylo menilitové souvrství zastiženo, prakticky nepřesahuje 1 m (vrty Cho-5, Cho-16), a pokud dochází k jeho opakování, pak se střídá
s jinými souvrstvími nejvýše 2x až 3x v komplexu sedimentů mocném do jednoho metru (vrty Cho-9,
Cho-25).
Rizika průzkumu
Rizika případného průzkumu jsou následující: na povrchu průzkumného území Meziříčí by nastal markantní zásah do Natury 2000 a Chráněné krajinné oblasti Beskydy a průzkum by se odehrával v oblasti
s četnými sesuvnými územími; je zde také omezená síť pozemních komunikací pro přesun a pohyb těžké
techniky (vrtné soupravy, cisterny aj.). Ze záměru průzkumu není jasné, jak by se nakládalo s vysokým
objemem kontaminovaných kapalin, které jsou odpadem po průzkumu.
Z ryze geologického hlediska představují rizika fenomény jako výrazná četnost zlomového porušení,
provrásnění, zvlnění vrstevních ploch a zejména tektonické rozčlenění menilitového souvrství.
Závěrečné zhodnocení
Plynonosný potenciál průzkumného území Meziříčí nelze bez průzkumných prací dnes spolehlivě vyhodnotit. Podle dosavadních mapovacích a vrtných prací však menilitové souvrství netvoří utěsněná horninová tělesa a mohou tak vznikat problémy s úniky ložiskových a těžených médií. Konkrétní rizika průzkumných a těžebních prací však lze posoudit až po přesném vytýčení průzkumných vrtů. Průzkumné území Meziříčí je podle řady kritérií, používaných pro hodnocení území s potenciálním
výskytem akumulací nekonvenčního zemního plynu z břidlic, vhodnou oblastí pro průzkum. Na druhé
straně geologická stavba zdrojových hornin i okolního horninového masivu, to znamená hojné zlomové
porušení, provrásnění, zvlnění vrstevních ploch a zejména tektonické rozčlenění menilitového souvrství
do řady dílčích těles, plně opravňuje hodnotit toto území jako nevhodné pro těžbu (a tedy i průzkum)
na nekonvenční zemní plyn z břidlic. Pro posouzení míry nadějnosti alespoň některých dílčích částí této
oblasti pro případnou těžbu nekonvenčního zemního plynu z břidlic chybí řada dalších, doplňujících údajů
charakterizujících geologickou stavbu a fyzikální složení zdrojových i nadložních hornin.
Prvně je nutné posoudit míru rizika zatížení životního prostředí průzkumem. Teprve podle jeho výsledků lze dále rozhodovat ve věci případné budoucí těžby. Každopádně je zapotřebí zdůraznit, že nosnou
plynodajnou horninu v průzkumném území Meziříčí tvoří převážně jílovce, které mohou mít nevhodné
vlastnosti pro proces hydraulického štěpení.
– 49 –
Plynové akumulace geneticky spojené
s uhlonosným karbonem na severní Moravě
Česká část hornoslezské pánve (ČHP) má složitou vrásovo-zlomovou stavbu s různě intenzivním porušením jednotlivých částí. Styl a stupeň porušení se mění podle vzdálenosti od orlovské poruchy a podle
povahy podkladu. Celé popisované území dosud není rovnoměrně ani plošně, ani hloubkově prozkoumáno.
Klíčovým kolektorským útvarem, do kterého se akumulují přírodní plynné uhlovodíky geneticky spojené s degazací uhelných slojí, je zvětralinový pokryv na sedimentech svrchního paleozoika. Tělesa těchto pestrých vrstev zasahují nejčastěji do hloubek 20 až 100 m, někdy i 150 m pod povrch karbonského
pohoří. Nejhlouběji zasahují na orlovské poruše, kde sledují orlovskou poruchu do hloubky ca 600 m.
Největší mocnost tělesa pestrých vrstev v subhorizontálním směru byla určena v průzkumném území
Dětmarovice–Petrovice, kde dosahuje ca 200 m.
Zvětralinový plášť je lokálně překrytý mladšími sedimenty (spodnobadenské sedimenty, kvartérní sedimenty). Zvodeň v bazálních klastikách spodního badenu tvoří synsedimentární fosilní vody marinního
původu. Spodnobadenská klastika hydraulicky komunikují s karbonem a tedy je možná trvalá dotace
metanu z karbonu, stejně tak jako vznik nových akumulací metanu v izolovaných zálivech s dříve odvodněnými badenskými písky.
Zvětralinový pokryv svrchního karbonu a kolektory na bázi miocenních sedimentů představují akumulační prostor pro případné úniky metanu, vzniklého ze štěpení z uhelných slojí.
Na objem možných zásob slojového metanu měla vliv i důlní degazace od roku 1958. Řízenou degazací důlními vrty je v průběhu těžby uhlí cíleně snižován obsah metanu v uhelných slojích (obvykle v předpolích porubů). Celkem bylo odčerpáno všemi degazačními stanicemi v letech 1958 až 1998 přibližně
7 534,2 mil. m3 slojových plynů. S postupem těžby do hloubky dále emise metanu klesá, a tedy podíl
degazovaného plynu bude nižší.
Podzemní zásobníky plynu
Začátkem 80 let 20. století byl na ložisku Příbor-jih vybudován plynový zásobník Štramberk s kapacitou
395 mil. m3 (v roce 1995) a s perspektivou v roce 2000 420 mil. m3. V počátečním stadiu je konverze dotěžovaného ložiska Žukov na plynový zásobník s úložní kapacitou 50 mil. m3 za rok (v roce 1995) a od roku
2005 zvýšení na 400 mil. m3 za rok. Podzemní zásobníky plynu by měly být chráněny proti zásahům hydraulického štěpení, protože by mohlo dojít k porušení jejich těsnosti.
Z hlediska dosavadních bilancí vytěženého metanu je evidentní, že produkce karbonského plynu
v ČHP z pohledu zásob uhlí a plochy pánve je významná a že jsou reálné předpoklady pro další průzkum a těžbu slojového metanu v příhodných existujících strukturách v jednotlivých oblastech pánve.
Zásadním problémem není v současné době jen diskuse o existenci metanu ve slojích, ale zvládnutí technologie štěpení uhelných slojí jako sorpčních kolektorů, nalezení nových způsobů udržení komunikačních
cest po provedeném naštěpení sloje, které by umožnily dlouhodobou komunikaci mezi naštěpenou slojí
a produkčním vrtem po celou dobu těžby.
Metan sorbovaný v uhelných slojích a okolních horninách se obvykle nazývá „uhelný metan“ nebo též
obecně „důlní plyn“. Pro těžbu a následné využití představuje tento druh plynu v podmínkách ČR nekonvenční surovinový zdroj. Jeho efektivnímu využití však dosud brání specifické vlastnosti.
– 50 –
Plynové akumulace geneticky spojené
s uhlonosným karbonem na severní Moravě
Obr. 10.1
Vlastní program orientovaného průzkumu byl v ČR zahájen v roce 1993 a ukončen byl v roce 2000.
Na projektu se podílely čtyři české společnosti, které při jeho realizaci systematicky využívaly amerických
specialistů. V letech 1993 až 2000 bylo na ploše ca 800 km2 v ČHP provedeno celkem 22 pilotních průzkumných vrtů. Jejich lokalizace je znázorněna na obr. 10.1.
V průběhu průzkumných prací byla postupně zkoušena většina uhelnými zásobami významných
uhelných slojí, kde bylo možno očekávat potenciálně těžitelná množství sorbovaného uhelného metanu. Pilotní etapa průzkumu orientovaného na sorbovaný metan ukázala na složité zákonitosti geneze
a distribuce sorbovaného plynu v uhelných slojích. Zjištěné obsahy plynu v uhelných slojích jsou srovnatelné s obsahy komerčně využívaných pánví. Plynonosnosti jsou ale pouze prvotním předpokladem
pro úspěšnost případné těžby. Druhým předpokladem úspěchu je dostatečná prvotní nebo štěpením
vyvolaná propustnost uhelných slojí. Ta však nebyla provedeným pilotním průzkumem dlouhodobě zaji– 51 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
štěna. Po zkušenostech z průzkumných prací pilotní etapy prospekce na sorbovaný metan je zřejmé, že
těžbě musí předcházet ještě další průzkumné etapy zahrnující přiměřený rozsah laboratorních i terénních
prací. Rozsah informací z průzkumných prací není dostatečný k tomu, aby bylo možno při přijatelné míře
rizikovosti vytipovat těžební lokality.
Pilotním průzkumem se sice hydroštěpením podařilo vytvořit v uhelné hmotě komunikační cesty pro
plyn, avšak v krátké době došlo vzhledem k litologickým charakteristikám pánevních sedimentů a mož-
Obr. 10.2
– 52 –
Plynové akumulace geneticky spojené
s uhlonosným karbonem na severní Moravě
nostem použité technologie k uzavírání komunikace ze sloje do vrtu a k relativně rychlé ztrátě propustnosti slojí i horninových struktur a tím i k zamezení praktické možnosti efektivní těžby uhelného metanu.
Příčina ztráty propustnosti získané hydroštěpením spočívala především v nedostatečném zohlednění
podmínek vzniku uhelného ložiska a specifických vlastnostech uhelných slojí a horninových struktur při
použité metodě extrakce slojového metanu. Závažný úkol vypracovat technologii vhodnou v ČR k těžbě
slojového metanu (CBM) zůstal proto do současnosti nedořešen.
Průzkumné práce na ocenění výskytu sorbovaného metanu na uhelné sloje by měly probíhat tam, kde
je současně i možná perspektiva jeho těžby, tj.:
a) v území s minimálním postižením starou důlní činností;
b) v území, kde je dostatečné překrytí krycími horizonty flyšového pásma Karpat (viz profil na obr. 10.2).
Obě kritéria splňuje prostor chráněných ložiskových území j. od těžených ložisek černého uhlí (vyznačených zeleně na obr. 10.1). Tento prostor je vyznačen červenými polygony jednotlivých ložisek. Severní
pruh červeně označených ložiskových území (podél hranice s Polskem) lze považovat za nevhodný, protože horniny uhlonosného karbonu nejsou dostatečně kryty nadložím a místy vycházejí přímo na povrch.
Průzkumné území Dětmarovice-Petrovice na zplyňování uhlí
Oblast je součástí výhradního ložiska Dětmarovice-Petrovice (č. 3143800) a je znázorněna na obr. 10.3.
V předmětném území bylo v 80. a 90. letech 20. století odvrtáno celkem 18 hlubokých průzkumných vrtů
(NP-891 až NP-910). V rámci průzkumu byla ověřena příznivá kvalita, prouhelnění a sumární mocnost
uhelných slojí porubských, sedlových a spodních sušských vrstev. Celkový objem geologických zásob činí
987 908 tis. tun zásob černého uhlí.
Celková popelnatost využitelných zásob je ca 17,1 %, příznivější byla zjištěna u slojí karvinského souvrství (karvinské – 15,7 %, ostravské – 22,0 %.). Celkový obsah fosforu je nízký (0,029 %) pro zásoby
využitelné i geologické.
Celkový obsah prchavé hořlaviny je pro zásoby využitelné i geologické 25,8 % Vdaf (rozpětí 24,1 až
26,7 %). S hloubkovým uložením slojí prouhelnění vzrůstá. Uhlí většiny hodnocených zásob je koksovatelné a jeho spékavé a koksovací vlastnosti jsou vyjádřeny zastoupením uhelných zásob v obchodních
skupinách. Z báňsko-technického hlediska v případě klasické hlubinné otvírky a následné těžby ložiska
nutno kalkulovat s řadou nepříznivých faktorů, zejména s:
– velkou hloubkou uložení a s ní spojenými obtížnými tlakovými poměry;
– nutností procházení velkých mocností pokryvných útvarů karbonu;
– nutností procházení zvodněných a proplyněných horizontů a s následným dobýváním v jejich podloží;
– ovlivněním karbonského povrchu výskytem zvětralinového pláště a z toho plynoucích anomálních –
vlastností jak průvodních hornin, tak změn vlastností uhelné hmoty;
– vysokým podílem pevných průvodních hornin slojí, které v kombinaci s velkou hloubkou uložení zvyšují
nebezpečí vzniku horských otřesů;
– s nebezpečím výskytu horizontů náchylných k horninovým průtržím.
Nejvyšší mocnost slojí porubských vrstev byla zjištěna ve střední části průzkumného území (NP-894:
7,85 m, NP-897: 6,70 m). Směrem k J a V se sumární mocnost slojí snižuje až na 0,60 m ve vrtu NP-898.
Ve vrtu NP-895 je naopak nejnižší obsah popela, tj. 8,68 %. Ve slojích porubských vrstev je nejvyšší ­obsah
prchavé hořlaviny ve vrtu NP-905 (27,82 %). Snížený obsah prchavé hořlaviny vzhledem k okolním ­vrtům
je ve vrtu NP-910 (Vdaf = 22,15 %), ve kterém se vyskytuje zároveň nejvyšší obsah popela v porubských
vrstvách (Ad = 20,98 %). Sedlové vrstvy mají největší mocnost v z. části průzkumného území ve vrtu
NP-909 (17,90 m). Ve střední části průzkumného území se vyskytuje pás snížených mocností s-j. směru. Je
zajímavé, že nejvyšší obsahy popela (NP-899: 14,53 %, NP-900: 15,76 %) jsou vázány právě na tuto střední část území, podobně jako zvýšený obsah prchavé hořlaviny roste v této centrální části až na 28,82 %
(NP-895). Vzhledem ke stratigrafické pozici spodních sušských vrstev došlo k nárůstu obsahu prchavé hořlaviny ve vrtech NP-909 (30,06 %) a NP-898 (30,18 %). Nejvyšší mocnost slojí je ve vrtu NP-902
(18,85 m), směrem k S a Z v rámci průzkumného území mocnost slojí klesá. Ve vrtu NP-892 na S průzkumného území je udáván nejvyšší obsah popela (27,60 %), ve střední části území vrt NP-899 dokladuje 26,03 %
– 53 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Obr. 10.3. Průzkumné území Dětmarovice-Petrovice
popela. V předmětném průzkumném území je z tohoto důvodu příznivější ložisko využívat metodou podzemního zplyňování.
Závěrečné zhodnocení
Prakticky všechny procesy spojené s těžbou metanu, tj. vlastní bilance ložiskových médií, daná jeho odtěžováním po hydraulickém štěpení, bude vázána na utěsněné objekty ložiskových těles, tvořených kolektory svrchního karbonu, jeho zvětralého pokryvu a pokryvu flyšového pásma Karpat. Hloubení průzkumných vrtů a jejich následné využívání v ČHP nepředstavuje, za dodržení stávajících
legislativních předpisů, ohrožení životního prostředí. Prakticky všechny nebezpečné vlivy a události, které
mohou zatížit horninové prostředí, lze očekávat v důsledku havárií, netěsností technologického systému,
výbuchu, požáru, živelní pohromy apod. Je zřejmé, že případná postižení prostředí a sanace následků
se budou odehrávat na zemském povrchu. Popis preventivních opatření, jako jsou pravidelné prohlídky
technologických zařízení, skladování látek nutných k těžebnímu provozu a k sanaci možných havárií, monitorování kvality povrchových a podzemních vod, dodržování požárních a bezpečnostních předpisů souvisí s provozním řádem pracoviště. Bude nutné dbát na to, aby jednotlivé průzkumné vrty s perspektivou
možné budoucí těžby nekolidovaly s územími chráněnými zvláštními předpisy (ochrana přírody, vodních
zdrojů atp.). Tyto kolize by měly být řešeny pro každý jednotlivý případ zvlášť.
– 54 –
Geologická charakteristika limnických pánví permokarbonu
středočeské a západočeské oblasti potenciálně vhodných
pro podzemní zplyňování uhlí (UCG)
Kontinentální sedimenty mladšího paleozoika (stáří karbon až perm) limnických pánví vystupují na poměrně rozsáhlé ploše středních a z. Čech, kde j. směrem transgredují na podložní horniny krystalinika a s.
směrem se noří pod sedimenty české křídové pánve (obr. 11.1). Sedimentární záznam pokrývá časový
interval přibližně 12 miliónů let, počátek sedimentace je datován do období ~309 ± 1,5 milionů let.
Sedimentární pánve mladšího paleozoika ve středních a z. Čechách představují dnes jen většinou
tektonicky omezené relikty původního mnohem rozsáhlejšího sedimentačního prostoru s jednotným vývojem, který umožňuje dělit převážně jílovito-písčité sedimenty na základě litologické skladby a rozšíření
fosilních rostlinných společenstev do čtyř souvrství (tab. 11.1). Úplná mocnost mladopaleozoické sedimentární série se pohybuje v rozmezí 600–1 200 m, nejvýše až 1 600 m sv. od Roudnice nad Labem (vrt
Mt-1 Martiněves). Výplně kontinentálních pánví lze rozdělit do dvou litologicky odlišných celků. Ve spodní části převažují hrubě zrnité sedimenty říčního prostředí (pískovce, arkózy, slepence) doprovázené jemně zrnitými
sedimenty aluviálních niv, na které jsou vázané hlavní uhelné sloje, zatímco ve svrchní části převažují
jemně zrnité sedimenty jezerního prostředí (jílovce, prachovce). Členění pánevní výplně do čtyř souvrství
respektuje zejména střídání červených a uhlonosných, šedě zbarvených vrstev, které je důsledkem klimatických a environmentálních změn během sedimentace.
Vzhledem k místy mělkým hloubkám uložení uhelných slojí, které při okrajích plzeňské a j. okraji
kladensko-rakovnické pánve vystupují na povrch, sahají první písemné zmínky o těžbě uhlí hluboko do Obr. 11.1. Zjednodušená odkrytá (tj. bez pokryvných útvarů – křída, terciér, kvartér) geologická skica
středočeských a západočeských mladopaleozoických pánví: MnP – mnichovohradišťská, ČkP – českokamenická,
MRP – mšensko-roudnická, KRP – kladensko-rakovnická, ŽP – žihelská, MP – manětínská, PP – plzeňská.
– 55 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
15. století. Začátek průmyslové těžby uhlí je datován do poloviny 19. století a díky intenzivní těžbě jsou
dnes zásoby v těchto pánvích poměrně vyčerpané. Zbývající výhradní ložiska černého uhlí leží většinou
ve značných hloubkách v oblastech Peruc, Slaný a Mělník-Benátky nad Jizerou.
Plzeňská pánev
Plzeňská pánev představuje s-j. protaženou strukturu s tzv. centrálním příkopem s nejhlouběji zaklesnutými sedimenty (~800 m), který na S navazuje na žihelskou pánev. Sedimenty jsou uloženy subhorizontálně
s převažujícími mírnými úklony k V. Strop pánevní výplně je denudační, jen lokálně jsou mladopaleozoické sedimenty překryté pískovci terciérního stáří.
Hlavní zlomový systém s-j. směru je většinou poklesového charakteru a definuje centrální příkop vyplněný převážně hrubě zrnitými sedimenty říčního původu. Konjugovaný zlomový systém sv-jz. směru,
aktivní zřejmě jen na začátku sedimentace, definuje průběh četných bočních údolí, na které jsou vázány výskyty uhelných slojí bazálního kladenského souvrství (radnické a nýřanské vrstvy). Mladší zlomový
systém sz-jv. směru má poklesový charakter s pravostranným horizontálním posunem a dále komplikuje
stavbu plzeňské pánve, která je rozčleněna do několika desítek bloků. Velikost přemístění na konjugovaných zlomech směrů SV-JZ a SZ-JV dosahuje většinou jen několika desítek metrů, výška skoku na hlavních
s-j. zlomech dosahuje až několika stovek metrů. Uhelné sloje se vyskytují zejména při bázi pánevní výplně v kladenském souvrství, kde byly v minulosti těženy sloje radnických vrstev až 8,5 m mocné, zatímco sloje nýřanských vrstev dosahovaly mocnosti
v průměru okolo 1,5 m. Dnes jsou v plzeňské pánvi evidovány pouze čtyři prognózní zdroje černého uhlí
náležící zejména souslojím nýřanských a méně také radnických vrstev. Uhelné sloje s průměrnou mocností do jednoho metru (max. 1,4 m) jsou uložené v hloubkách od 50 do 500 m.
Manětínská a žihelská pánev
Manětínská a zejména pak žihelská pánev propojují sedimentační prostory západočeské a středočeské
oblasti a mají tak značný paleogeografický význam. Žihelská pánev tvoří s-j. protaženou strukturu v s. pokračování plzeňské pánve s největšími mocnostmi sedimentů (až ~500 m) při z., tektonicky definovaném
okraji pánve. Manětínskou pánev tvoří dva s-j. protažené příkopy s nejvyššími mocnostmi pouze okolo
~350 m. Obě pánve jsou zlomy směru S-J oddělené hrástí krystalinického podloží, podél jehož okrajů
jsou jak v manětínské tak v žihelské pánvi soustředěné lokální výskyty uhelných slojí nýřanských vrstev.
Vzhledem k velmi omezenému plošnému i stratigrafickému rozsahu a malé mocnosti uhelných slojí zde
nejsou evidované žádné prognózní zdroje černého uhlí, a obě struktury jsou tak z hlediska využití těchto
zdrojů naprosto zanedbatelné.
Kladensko-rakovnická pánev
Kladensko rakovnická pánev představuje nejrozsáhlejší relikt původního sedimentačního prostoru s nejvyššími zachovalými mocnostmi sedimentů (až ~1 600 m). Jedná se o rozsáhlou strukturu protaženou
sv. směrem s plochým pánevním dnem, která je z velké části překrytá mladšími sedimenty české křídové
pánve. Na j. okraji pánve transgredují sedimenty na částečně zvětralé krystalinické podloží, s. a z. okraj
je definován zlomovými zónami regionálního významu (obr. 11.1). Východní hranice s roudnickou částí
mšensko-roudnické pánve je pouze konvenční, obě pánve spolu tvoří rozsáhlou, plochou, asymetrickou
brachysynklinálu, místy intenzivně porušenou subvertikálními zlomy s výraznou horizontální i vertikální
složkou pohybu. Sedimenty v j. výchozové partii jsou uložené většinou subhorizontálně s mírnými úklony
k S, s. směrem také mírně roste mocnost pánevní výplně. Stavba pánve je definována dvěma hlavními systémy zlomů. Nejstarší zlomy směrů SV-JZ až SSV-JJZ
definují dnešní tvar pánve a byly aktivní již při iniciaci sedimentačního prostoru. Tyto převážně poklesové
zlomy definují primární elevace a depocentra – paleoúdolí v počátcích sedimentace, na která jsou vázané
významné prognózní zdroje černého uhlí zejména radnických vrstev. Vertikální přemístění na těchto poklesových zlomech dosahuje většinou jen několika desítek metrů, avšak na paralelním okrajovém zlomu
litoměřické zlomové zóny dosahuje vertikální přemístění až kolem 1 000 m. Mladší systém zlomových
– 56 –
Geologická charakteristika limnických pánví permokarbonu středočeské a západočeské oblasti
potenciálně vhodných pro podzemní zplyňování uhlí (UCG)
poruch paralelní s labskou zlomovou zónou směru SZ-JV má charakter poklesových zlomů s výraznou horizontální složkou pohybu, která může dosahovat až několika kilometrů. Většina zlomů je subvertikálních
s úklony okolo 70°, vyskytují se však i velmi ploché zlomy s hodnotami sklonu mezi 10–25°. Oba zlomové
systémy byly postsedimentárně reaktivované v období otevírání české křídové pánve, při kterém se výrazněji uplatňoval pravostranný horizontální posun.
Výhradní ložiska černého uhlí v kladensko-rakovnické pánvi jsou vázaná především na aluviální sedimenty při bázi pánevní výplně, ve vyšších patrech pánve pak vystupuje laterálně stálé kounovské souslojí vázané na jezerní prostředí ve slánském souvrství. Výhradní evidované ložisko černého uhlí v oblasti
Peruc – Kokovice náleží převážně slojím radnických vrstev, zejména radnickému a lubenskému souslojí.
Mocnost hlavní kladenské sloje dosahuje až 2,24 m a hlavní dolínské sloje až 5,34 m. Sloje nadložních
nýřanských vrstev dosahují mocností pouze několika decimetrů a jsou podobně jako sloje radnických
vrstev vyvinuty na relativně omezené ploše, na rozdíl od slojí nejvyššího – kounovského souslojí, které
dosahují mocností až 1,9 m a dají se laterálně sledovat přes velkou část kladensko-rakovnické pánve,
od Peruce směrem na Slaný a Rakovník, kde tvoří několik prognózních zdrojů. Kumulativní mocnost slojí
černého uhlí na tomto výhradním ložisku přesahuje místy až 10 m. Hloubky uložení uhelných slojí se pohybují v rozmezí od 1 280 až 1 240 m pod povrchem v případě slojí radnických vrstev, a 485 až 420 m pod
povrchem v případě kounovského souslojí. Další výhradní evidované ložisko černého uhlí leží v s. okolí
města Slaný. Ložisko tvoří zejména sloje radnických vrstev při bázi pánevní výplně, na menší ploše jsou
zde bilanční také sloje nýřanských vrstev, které v některých úrovních dosahují mocnosti až 1 m. Zásoby
černého uhlí na tomto ložisku jsou vázané především na sedm slojí radnických vrstev, nejvyšších mocností (až 5,4 m) dosahuje hlavní kladenská a radnická sloj, které leží v hloubkách od 750 do 1 250 m. Hustá
síť větších či menších poklesů vytváří na ložisku složité tektonické poměry, které jsou důsledkem blízkosti
labského zlomového pásma, kde došlo k intenzivním posunům a poklesům, zejména při otevírání české
křídové pánve. V nadloží produktivních vrstev leží až 100 m mocné těleso pískovců a slepenců prosycené
rozpuštěným oxidem uhličitým, který značně komplikoval plánovanou otvírku ložiska v osmdesátých letech minulého století.
Ložisková charakteristika průzkumného území Slánsko na zplyňování uhlí
Zastoupena jsou souvrství kladenské, týnecké, slánské a líňské. Nejrozšířenější kladenské souvrství obsahuje radnické a nýřanské pásmo s mocnými slojemi černého uhlí – ty reprezentují největší část těžitelných uhelných zásob v kladensko-rakovnické pánvi. Uhelné sloje radnických vrstev jsou autochtonní
a jsou tvořeny matným, matným páskovaným, páskovaným a vzácněji lesklým páskovaným humitovým
uhlím vitrit-klaritového složení. Pro nýřanské vrstvy je typický vývoj tenkých uhelných slojek (nýřanské
slojové pásmo). V kounovských vrstvách slánského souvrství je vyvinuto uhelné souslojí, které se dále
rozděluje na spodní (1–3 uhelné slojky) a svrchní kounovské sloje (1–2 slojky). Spodní kounovské sloje
byly hojně těženy v oblasti mezi Kounovem a Slaným. Ve střední části líňského souvrství bývá přítomna
uhelná slojka, tzv. klobucký obzor (klobucká slojka).
Ve slánské oblasti bylo dobýváno uhlí již ca před 200 lety. Roku 1830 byl založen důl Caroli, který těžil až
do roku 1903. Krátkodobá obnova těžby pokračovala do roku 1966, kdy byla těžena mělce uložená kounovská sloj. V současné době pokrývá velkou část průzkumného území nevyužívané výhradní ložisko černého
uhlí Slaný (č. B 3160700) o celkové ploše 65 km2. Ložisko zaujímá 364,4 mil. tun nebilančních zásob. Tvořeno je slojovými pásmy kounovské sloje (prům. mocnost 0,95 m), hloubka uložení 60 až 300 m; nýřanské
sloje (prům. mocnost 0,5 m), hloubka uložení 420 až 450 m; lubenské sloje (mocnost 0,2–2,1 m), hloubka
uložení 420 až 450 m; dolínská sloj (mocnost 0,5–5,4 m); hlavní kladenská sloj (mocnost 0,25–3,75 m);
základní kladenská sloj (mocnost 0,3–1,5 m). Generelní úklon uhelných slojí je do 10° směrem k S.
Průměrné hodnoty kvalitativních parametrů kounovské, nýřanské, lubenské, dolínské, hlavní a základní kladenské sloje: popelnatost Ad (%) 20,4 až 42,5; výhřevnost Qir (MJ/kg) 14,0 až 25,7; sirnatost (%)
0,3 až 2,6; Vdaf (%) 28,8 až 39,7.
Na ložisku jsou velmi obtížné hydrogeologické poměry. Ložisko leží hluboko pod drenážní bází ve velmi slabě propustných horninách. Hlavní kolektor ležící v nadloží ložiska není doplňován atmosférickými
– 57 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
ani povrchovými vodami. Zvodeň je představována vysoce celkově mineralizovanou podzemní vodou
sycenou plynem (solanky). Tektonické poruchy jsou propustné, mohou propojit ložisko se zvodněným
kolektorem v nadloží. Voda odváděná z ložiska je agresivní, nevhodná k použití.
Ložisko je dostatečně prozkoumané ca 90 vrty, z toho více než 10 vrtů je hloubky přes 1 000 m. V letech 1985–1990 proběhla v sz. části ložiska předběžná etapa průzkumu, při které bylo realizováno dvanáct přes 1 000 m hlubokých vrtů spolu s rozsáhlým souborem karotážních metod. Všechny vrty této etapy (kromě jednoho) byly realizovány jako hydrogeologické. K omezení přítoku podzemních vod do projektovaných jam byla realizována tamponáž vodonosných horizontů v bezprostředním okolí jam a z dvou
míst čelby skipové jámy.
Ložisko bylo báňskými díly otevřeno dvojicí jam s hloubkou přes 1 000 m, o průměru přes 8 m. Obě
jámy byly v hloubce 610 m propojeny. Ložisko nebylo v rámci první fáze báňsko-geologického průzkumu
rozfáráno. Vlastní dobývání se uvažovalo technologií směrného stěnování na řízený zával, případně se
základkou. Celý projekt byl zastaven v roce 1991 pro velkou investiční náročnost, složité báňsko-technické
podmínky (hydrogeologické a plynové poměry). Obě jámy byly po roce 1991 v rámci projektu likvidace
zahlazeny zasypáním přímo z povrchu, a to hlušinou z odvalu Dolu Slaný. Rozsah průzkumného území je
znázorněný na následujícím obr. 11.2.
Obr. 11.2. Průzkumné území Slánsko
Ložisková charakteristika průzkumného území Peruc na zplyňování uhlí
S poměrně příznivými výsledky skončil geologický průzkum v okolí Peruce, v tzv. perucké a klobucké depresi v kladenské části kladensko-rakovnické pánve. Zde byly v hloubkách od 425 m do 1 245 m zastiženy
tři uhelné sloje a to hlavní kladenská v hloubce 1 100–1 245 m, střední sloj dolínská v hloubkách kolem
900 m a nejsvrchnější sloj kounovská v hloubkách 380 – 500 m. Jejich mocnost se pohybuje od několika
centimetrů až po 5,7 m, takže značná část slojí byla hodnocená jako těžitelná a byl proveden výpočet
jejich zásob.
Vzhledem k hloubce uložení je možná jenom těžba hlubinná, avšak s poměrně obtížnými báňsko-technickými podmínkami, obdobně jako na Slánsku. Vyskytují se zde tlakové, celkově vysoce mineralizované a proplyněné podzemní vody, dále tekoucí písky (kuřavky), sloje jsou navíc četnými zlomy rozbity
do bloků vzájemně vertikálně posunutých. Dosud je zde vyhodnoceno ca 570 mil. tun prognózních zásob.
Rozsah průzkumného území Peruc tedy pokrývají evidované prognózní zdroje černého uhlí Dolínská, Hlavní kladenská a Kounovská sloj. Tyto prognózní zdroje černého uhlí zařazené do subregistru Q
leží v oblasti Slánska a Perucka a jsou součástí kladenské pánve.
– 58 –
Geologická charakteristika limnických pánví permokarbonu středočeské a západočeské oblasti
potenciálně vhodných pro podzemní zplyňování uhlí (UCG)
Prognózní zdroje jsou vedeny v návaznosti na slánskou ložiskovou oblast a jsou založeny na výskytu
uhelných slojí v perucké a kokovicko-klobucké dílčí depresi v prostoru mezi šesti pozitivními ložiskovými
vrty. Vyhodnocení proběhlo na základě dvou ložiskových průzkumů: akce Slaný-sever a Peruc-Kokovice. Pro jejich detailnější ložiskové vyhodnocení je třeba dořešit strukturně-tektonické poměry, geomechanické vlastnosti nadloží a podloží sloje, plošné rozšíření slojí, jejich kvantitu a kvalitu. Využitelnost těchto
zdrojů ovlivňuje jejich hloubka uložení pod povrchem a předpokládané komplikované hydrogeologické
a plynové poměry prostředí, v němž se nacházejí. U kounovské sloje navíc nedostatečná prozkoumanost
a přítomnost pouze jedné sloje na velké ploše.
Prognózní zdroj Dolínská sloj (č. Q 9322900) je zastoupený matným páskovaným a páskovaným uhlím
s hojným fuzitem. Z hlediska obchodní skupiny se jedná o koksové uhlí středně až silně spékavé a středně koksující s popelnatostí Ad 17,03–27 %, s výhřevností Qri 23,86–27,48 MJ/kg; s měrnou sirnatostí
0,07–0,15 g Sr /MJ. kg-1. Hloubka uložení sloje se pohybuje v rozmezí 1 100–1 300 m, její průměrná mocnost je 162 cm (min. 1,5 m, max. 2,7 m). Zásoby byly vyčísleny ve výši 189 810 tis. tun černého uhlí. Výměra prognózního zdroje je 80 km2, půdorysné omezení ca 6 x 12 km. Částečně se překrývá s prognózním
zdrojem černého uhlí Kounovská sloj.
Prognózní zdroj Hlavní kladenská sloj (č. Q 9323000) je zastoupený matným páskovaným uhlím
s čočkami fuzitu; kódové číslo 433; obchodní skupina VB. Jedná se o koksové uhlí silně spékavé a středně koksující, s popelnatostí Ad 30,95–52,05 %, s výhřevností Qri 13,56–21,21 MJ/kg a s obsahem síry
Sd 0,16–0,35 % hmotn. Hloubka uložení sloje se pohybuje v rozmezí 1 100–1 300 m, její průměrná mocnost je 153 cm. Zásoby byly vyčísleny ve výši 144 430 tis. tun černého uhlí. Výměra prognózního zdroje
je 56,3 km2, černé uhlí se nalézá v geologicky velmi složitých poměrech se zvlášť nerovnoměrným rozložením.
Prognózní zdroj Kounovská sloj (č. Q 9323100) je zastoupený páskovaným uhlím a matným páskovaným
uhlím. Jedná se o pálavé až plynové uhlí nespékavé, nepatrně koksující; s popelnatostí Ad 13,60–33,54 %,
s výhřevností Qri 13,68–15,31 MJ/kg; a s obsahem síry Sd 0,60–2,63 %. Hloubka uložení sloje se předpokládá v rozmezí 380–500 m, její průměrná mocnost je 117 cm. Zásoby byly vyčísleny ve výši 233 690
tis. tun. U tohoto zdroje lze uvažovat s možností podzemního zplyňování. Výměra prognózního zdroje je
145 km2, půdorysné vymezení ca 6 x 12 km. Částečně se překrývá s prognózním zdrojem černého uhlí
Dolínská sloj. Rozsah průzkumného území je znázorněný na obr. 11.3.
Obr. 11.3. Průzkumné území Peruc
– 59 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Mšensko-roudnická pánev
Mladopaleozoické sedimenty mšensko-roudnické pánve jsou kompletně překryté mladšími sedimenty
české křídové pánve, jejichž mocnost může dosahovat až ~400 m. Mocnost mladoplaeozoických sedimentů se pohybuje většinou okolo 1 000 m. Geologická stavba a výplň pánve jsou známy pouze na základě několika desítek vrtů do podloží a terénních geofyzikálních měření. Mšensko-roudnická pánev vytváří
eliptickou brachysynklinální strukturu protaženou podél zlomů labské zlomové linie s osou směru ZSZ-VJV. Sedimenty mladšího paleozoika na j. okraji pánve jsou erozně seříznuté nadložními sedimenty křídy,
místy je j. okraj pánve definován tektonickými zlomy labské linie. Podobně s. okraj pánve má zlomový
charakter, zatímco sedimenty mladšího paleozoika na z. okraji přecházejí do výplně kladensko-rakovnické
pánve a na SV komunikují s výplní mnichovohradišťské pánve. Mladopaleozoická výplň mšensko-roudnické pánve je lokálně intenzivně tektonicky porušena zlomy
směru SZ-JV, které jsou paralelní s labskou zlomovou zónou. Kromě těchto hlavních poruch se uplatňuje
ještě radiální systém většinou strmých poklesových zlomů směrů SV-JZ až S-J, výška skoku na těchto zlomech dosahuje nejvýše několika desítek metrů. Geologické zásoby černého uhlí jsou vázány na celkem
dvanáct slojí – z toho čtyři sloje nýřanských vrstev a sedm dalších patří mělnickému a kounovskému
souslojí ve slánském souvrství. Většina zásob je vázána na hlavní mělnickou sloj, která dosahuje mocnosti
až 2,6 m. Celková mocnost uhelných slojí nýřanských vrstev nepřesahuje 2,7 m v okolí Mělníka, dílčí sloje
jsou vyvinuty v maximálních mocnostech okolo 1 m. Kounovské sloje slánského souvrství jsou vyvinuté
jen lokálně a v zanedbatelných mocnostech, které nepřesahují hodnotu 0,4 m.
V oblasti mšensko-roudnické pánve je evidováno plošně rozsáhlé výhradní ložisko černého uhlí Mělnicko-Benátecko, které je rozděleno na oblast Mělníka a Benátek nad Jizerou. V obou oblastech se úložné
poměry mírně liší, zejména co do mocnosti a rozšíření dílčích uhelných slojí, ale také intenzitou tektonického porušení. Jižní okraj ložiska je erozně a tektonicky omezen, zatímco směrem k Z a S i k V se mocnost
slojí postupně zmenšuje. Nejlépe vyvinuté sloje mělnického souslojí leží většinou v hloubkách v rozmezí
přibližně 350–1 100 m, nejčastěji však od 500 do 780 m. Sloje nýřanských vrstev mají podobné prostorové
rozšíření jako sloje hlavního mělnického souslojí a leží zpravidla přibližně o 150–200 m níže.
Ložisková charakteristika průzkumného území Mělnické Vtelno na zplyňování uhlí
Návrh na stanovení průzkumného území Mělnické Vtelno (obr. 11.4) je situován na výhradním ložisku
černého uhlí Mělnická pánev (č. B 3075300), pro které bylo stanoveno CHLÚ Bezno (č. 075300000) o celkové ploše ca 387 km2, s výjimkou části CHKO Kokořínsko.
Výhradní ložisko Mělnická pánev bylo dosud prozkoumáváno a hodnoceno ve třech etapách geologického průzkumu, a to v letech 1960–1965, dále vyhledávacím průzkumem v letech 1965–1972. Během
těchto prací bylo realizováno 30 vrtů hlubokých v průměru 500 m. V průběhu druhé etapy vyhledávacího
průzkumu v letech 1981–1990 bylo provedeno na ploše ca 400 km2 26 hlubokých vrtů (odvrtáno 23,5 bkm)
a 17 mělkých vrtů (odvrtáno přes 5 bkm). Souběžně s vrtnými pracemi byly realizovány i geofyzikální
práce. Po ukončení vyhledávacího průzkumu probíhal ještě výzkum sorbovaných plynů. Prozkoumanost
tohoto ložiska černého uhlí, objeveného v druhé polovině 20. století, tedy není velká. Ložisko totiž nevychází na povrch a je překryto až několik set metrů mocným souborem sedimentů svrchní křídy. Navíc je
sedimentární sekvence zájmových permokarbonských uloženin rovněž poměrně mocná, takže v s. části
ložiska se sloje vyskytují v hloubkách okolo 1 000 m.
Základní užitkovou složkou je uhlí hlavní mělnické sloje. Toto uhlí je nejen kvalitativně nejlepší, ale vyskytuje v průměrných mocnostech přes 2 m na většině plochy ložiska, zatímco u ostatních uhelných slojí je
mocnost nad 1 m poměrně vzácná, spíše se pohybuje od 0,45 do 1,32 m. Výhřevnost hlavní mělnické sloje
dosahuje Qir 19,33 MJ.kg-1, popelnatost Ad v průměru 28,29 % a měrná sirnatost kolem 1,07 g Sr/MJ.kg-1.
Velká vzdálenost mezi průzkumnými díly a tím nemožnost postihnout detailněji jak variabilitu suroviny a mocnosti, tak i vliv strukturní stavby a hydrogeologických poměrů, neumožnila vyčlenit jiné zásoby
než vyhledané. Celkový stav bilančních zásob na ložisku se pohybuje v objemu 671 920 tis. tun a nebilančních zásob 484 136 tis. tun. Z celkového množství zásob, tj. 1,156 mld. tun, je v hlavní mělnické sloji
876 mil. t (76 %). Kromě toho byl vyčíslen prognózní zdroj černého uhlí kategorie P ve výši 48 542 mil. t.
– 60 –
Geologická charakteristika limnických pánví permokarbonu středočeské a západočeské oblasti
potenciálně vhodných pro podzemní zplyňování uhlí (UCG)
Obr. 11.4. Průzkumné území Mělnické Vtelno
Na ložisku, které nebylo historicky těženo, je z hlediska současných ekonomických pohledů nereálné
uvažovat s báňskou těžbou jakékoliv jiné sloje než hlavní mělnické. Téměř polovina zásob je nebilanční.
Navíc přibližně polovina bilančních zásob je vázána v ochranných pásmech vodních zdrojů. Přesto se dá
celkově předpokládat, že hlubinná klasická těžba černého uhlí báňským způsobem na ložisku nepřipadá
v úvahu ani v daleké budoucnosti.
Mnichovohradišťská pánev
Mnichovohradišťská pánev je od mšensko-roudnické pánve oddělena tzv. labskou zlomovou zónou směru
SZ-JV. Litologický vývoj mladopaleozoických sedimentů navazuje na sv. okraj mšensko-roudnické pánve.
Strukturně-tektonicky patří mnichovohradišťská pánev už do tzv. lužické oblasti kontinentálního permokarbonu, podobně jako dále na V ležící pánev podkrkonošská a vnitrosudetská. Mnichovohradišťskou pánev tvoří dva s-j. orientované příkopy hluboké až 1 800 m. Mladopaleozoické sedimenty jsou kompletně
překryty sedimenty české křídové pánve, které dosahují mocností až ~600 m. Vzhledem ke kompletnímu
překrytí mladšími sedimenty není o struktuře a litologickém vývoji pánve mnoho informací. Na základě
několika strukturních vrtů byly vymezeny prognózní zdroje černého uhlí vázané zejména na sloje mělnického souslojí, které jsou ekvivalentní výhradním zdrojům černého uhlí na Benátecku a Mělnicku. Sloje
tohoto prognózního zdroje nedosahují většinou mocnosti ani 1 m a jsou uložené v poměrně značných
hloubkách v rozmezí od 1 070 do 1 640 m.
Českokamenická pánev
V oblasti českokamenické pánve byl dosud proveden pouze jediný vrt do podloží (Vf-1 Volfartice), který
zastihl mladopaleozoické sedimenty ve větších mocnostech, avšak z hlediska výskytu uhelných slojí v naprosto sterilním vývoji. Mocnost mladopaleozoické výplně pánve dosahuje až 600 m, zatímco mocnost
nadložních sedimentů české křídové pánve zde dosahuje nejvyšších hodnot okolo 900 m a podobně jako
mšensko-roudnickou či mnichovohradišťskou pánev tyto křídové sedimenty kompletně překrývají.
Hydrogeologie
Hydrogeologické posouzení záměru průzkumu vyhrazeného nerostu – černého uhlí – z hlediska střetu
zájmů, především s ochranou zdrojů podzemních vod v naložených pánevních systémech české křídové
pánve v nadloží permokarbonu, je nutno rozdělit na dvě zásadně odlišné fáze:
1) Průzkum, kdy teoreticky může dojít k ovlivnění zdrojů podzemní vody vrtnými pracemi.
2) Těžba metodou UCG (underground coal gasification), kdy teoreticky může dojít k ovlivnění zdrojů podzemní vody vrtnými pracemi, zplodinami hoření uhelné sloje (zapříčiněnému mj. netěsností vrtů) a sedáním vyhořelé uhelné sloje a následně i povrchu terénu.
– 61 –
Podkladový materiál pro ministra životního prostředí
k problematice nekonvenčního zemního plynu z břidlic a podzemního zplyňování uhlí
Tab. 11.1. Zjednodušená stratigrafická tabulka mladoplaeozoických kontinentálních pánví s pozicí a rozšířením
vůdčích slojových obzorů – souslojí.
Již z výše uvedeného přehledu je zřejmé, že rizika ovlivnění zdrojů podzemní vody spojená s průzkumem ložiska jsou podstatně menší než rizika spojená s těžbou (zplyňováním).
Vrtný průzkum znamená vyhloubení určitého počtu průzkumných vrtů, které v zájmovém území procházejí významnými vodonosnými horizonty (kolektory) – ve směru od povrchu terénu se jedná o kolektor C, kolektor A, kolektory PC1, PC2 a PC3.
Z nich nejvýznamnější je kolektor C vázaný na pískovce jizerského souvrství české křídové pánve
(v terminologii předchozích uhelných průzkumů bývá nazýván kolektor K1). Představuje jeden z nejvýznamnějších zdrojů pitné podzemní vody v Čechách – jmenujme např. vodovod KSKM (Kladno-Slaný-Kralupy-Mělník, tj. jímací území Řepínský důl s odběry ca 400–500 l/s, záložní zdroj Sušno – Chorušický důl
s odběry 60–200 l/s aj.).
Kolektor C je oddělen relativně nepropustnou vrstvou jílovců a slínovců (mocnost izolátoru 20–140 m,
v průměru kolem 100 m) od podložního kolektoru A vázaného na pískovce perucko-korycanského souvrství české křídové pánve (v předchozích uhelných průzkumech označován jako kolektor K2). Tento kolektor v zájmovém území není téměř využíván, má místy horší jakost vody (především zvýšeným obsahem železa) než kolektor C.
V podloží kolektoru A se nacházejí permokarbonské sedimenty, jež obsahují soustavu kolektorů PC1
až PC3 a soustavu uhelných slojí, z nichž nejvýznamnější je mělnická sloj. Permokarbonské sedimenty
mají o několik řádů nižší propustnost než křídové kolektory, vodárensky se nevyužívají (nízká vydatnost,
velká hloubka, vysoká celková mineralizace podzemních vod v průměru 11, resp. 20 g/l aj.).
Mocnost izolátorského komplexu mezi kolektorem A a PC1 činí 2–650 m, v průměru přibližně 230 m.
Vzhledem k poloze mělnické sloje (jako předmětu průzkumu a těžby) jsou relevantní kolektory PC1 a PC2
(v uhelných průzkumech označovány jako kolektor C1, resp. C2) vázané na ledecké a jelenické vrstvy slánského souvrství, resp. na mělnickou sloj, a to z důvodu možného přetoku jejich podzemní vody do nadložních křídových kolektorů A, resp. C, s jejich následným možným ovlivněním podzemní vodou horší jakosti
z kolektorů PC1 a PC2.
Vzájemná vertikální odlehlost křídového kolektoru C od permokarbonského kolektoru PC2 je převážně více než 100 m, teoretické propojení však může existovat tam, kde je vzájemná odlehlost menší než
100 m – tato možná hydraulická souvislost však dosud nikde nebyla potvrzena předchozími pracemi.
Podle hydrochemických poměrů v kolektoru A se lze domnívat, že permokarbonské kolektory přirozeným způsobem na určitých místech do kolektoru A pomalu přetékají (např. v prostoru tzv. jizerské
chloridové anomálie) a tímto způsobem se odvodňují.
– 62 –
Geologická charakteristika limnických pánví permokarbonu středočeské a západočeské oblasti
potenciálně vhodných pro podzemní zplyňování uhlí (UCG)
Je nutno zdůraznit, že vrtnými pracemi, pokud bude dodržena technologická kázeň a nedojde k havárii, nehrozí ovlivnění podzemní vody ve všech výše jmenovaných kolektorech, ani nedojde k nežádoucímu
propojení těchto kolektorů. K ovlivnění zdrojů pitné podzemní vody (především ve vodárensky nejdůležitějším kolektoru C) může dojít pouze při hrubé nekázni nebo havárii, a to ještě při vzájemné nepravděpodobné souhře dalších nepříznivých náhod. Vzhledem k tomu, že ani při předchozích vrtných průzkumech
(v letech 1965–1972, 1980–1990) k fatálnímu ovlivnění podzemní vody v kolektoru C (ani v kolektoru A)
nedošlo, lze se oprávněně domnívat, že fáze průzkumu uhelného ložiska je v podstatě bezpečná.
Ekologická rizika jsou potenciální a lze je podstatně omezit tím, že těžba UCG se bude provádět výlučně jen ve větších hloubkách pod povrchem. Tento předpoklad bude v případě pánví středočeského limnického permokarbonu možné teoreticky splnit, protože v některých oblastech je těžitelná sloj v hloubce
300–900 m pod povrchem.
Pro volbu místa uvažované těžby metodou UCG je rozhodující charakter izolátorského komplexu
v nadloží těžené sloje. Jeho velmi slabá propustnost a dostatečná mocnost (nad 100 m) by měla zaručit,
že nebude docházet k únikům těžených resp. vtláčených plynů do nadložních křídových kolektorů. Velmi
důležitá je také geotechnická charakteristika, která určuje, jak se bude izolátorský komplex chovat při
vysokých teplotách spalování a jestli bude docházet k závalům sloje a nežádoucím poklesům povrchu
terénu.
K únikům plynu může docházet vlivem netěsností primárních tektonických zón v izolátorském komplexu a také prostřednictvím nových poruch způsobených závalem vypálené sloje, které vytvoří nové
otevřené transmisní cesty.
Průzkum a případný pilotní test těžby UCG by se proto měly soustředit výhradně jen do míst, kde
nejsou registrovány vodárenské zájmy, tedy prioritně mimo chráněné oblasti přirozené akumulace vod
(CHOPAV) či vyhlášená ochranná pásma vodních zdrojů (OPVZ).
Závěrečné zhodnocení
Závažným problémem středočeských permokarbonských limnických pánví je teoretická možnost navázání hydraulické komunikace prostřednictvím tektoniky karbonských kolektorů s bazální křídovou a případně i hlavní křídovou zvodní. Tento problém je znásoben tím, že tektonický model není ideální a výsledky
geologických prací v současné době neumožňují třídění zlomů na propustné a nepropustné.
Pro volbu místa uvažované těžby metodou UCG je proto rozhodující charakter izolátorského komplexu v nadloží těžené sloje. Jeho velmi slabá propustnost a dostatečná mocnost by měla zaručit, že nebude
docházet k únikům těžených resp. vtláčených plynů do nadložních křídových kolektorů. Velmi důležitá
je také geotechnická charakteristika, která určuje, jak se bude izolátorský komplex chovat při vysokých
teplotách spalování a jestli bude docházet k závalům sloje a nežádoucím poklesům povrchu terénu.
K únikům plynu může docházet vlivem netěsností primárních tektonických zón v izolátorském komplexu a také prostřednictvím nových poruch způsobených závalem vypálené sloje, které vytvoří nové
otevřené transmisní cesty.
Průzkum a případný pilotní test těžby UCG by se proto měly soustředit výhradně jen do míst, kde
nejsou registrovány vodárenské zájmy, tedy prioritně mimo chráněné oblasti přirozené akumulace vod či
vyhlášená ochranná pásma vodních zdrojů. Pro další úvahy o využití výše uvedených ložisek je nezbytné
vlastním geologickým průzkumem ověřit pokud možno geologicko-strukturní a hydrogeologické poměry,
popř. úložné poměry apod. Je zároveň zapotřebí komplexně představit vlastní technologii zplyňování
a prokázat, že se jedná o bezpečnou metodu, která bude maximálně šetrná k životnímu prostředí. Současně je třeba při výběru ploch zohlednit zájmy obyvatel, protože při těžbě UCG se trvale provozují výkonné a většinou hlučné kompresory. – 63 –
Společná legenda ke geologickým mapkám
jednotlivých průzkumných území
– 64 –
Obr. 7.2
P ř í loh y
– 65 –
Obr. 7.3
P ř í loh y
– 66 –
Obr. 8.2
P ř í loh y
– 67 –
Obr. 8.3
P ř í loh y
– 68 –
Obr. 9.1
P ř í loh y
– 69 –
Obr. 9.2
P ř í loh y
– 70 –
Download

Podkladový materiál pro ministra životního prostředí k