ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΠΕΔΙΑ ΧΑΜΗΛΗ ΕΝΘΑΛΠΙΑ ΝΕΑ ΚΕΑΝΗ ΚΑΙ ΝΕΟΤ ΕΡΑΜΙΟΤ-ΜΑΓΓΑΝΩΝ ΣΟΤ ΝΟΜΟΤ ΞΑΝΘΗ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΡΤΥΧΙΑΚΘ ΕΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΠΕΔΙΑ ΧΑΜΗΛΗ ΕΝΘΑΛΠΙΑ ΝΕΑ ΚΕΑΝΗ ΚΑΙ ΝΕΟΤ ΕΡΑΜΙΟΤ-ΜΑΓΓΑΝΩΝ ΣΟΤ ΝΟΜΟΤ ΞΑΝΘΗ ΠΟΛΤΜΕΝΗ ΑΝΑΣΑΙΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Κίμων Χρηςτάνησ ΠΑΣΡΑ, 2010

2 ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΡΤΥΧΙΑΚΘ ΕΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΠΕΔΙΑ ΧΑΜΗΛΗ ΕΝΘΑΛΠΙΑ ΝΕΑ ΚΕΑΝΗ ΚΑΙ ΝΕΟΤ ΕΡΑΜΙΟΤ-ΜΑΓΓΑΝΩΝ ΣΟΤ ΝΟΜΟΤ ΞΑΝΘΗ ΠΟΛΤΜΕΝΗ ΑΝΑΣΑΙΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ: Κίμων Χρηςτάνησ ΠΑΣΡΑ, 2011

3 ΠΡΟΛΟΓΟ Τισ τελευταίεσ δεκαετίεσ, το ενδιαφζρον για τισ Ανανεϊςιμεσ Ρθγζσ Ενζργειασ γίνεται ολοζνα εντονότερο αφενόσ επειδι τα αποκζματα ςυμβατικϊν καυςίμων είναι πεπεραςμζνα και αφετζρου διότι ζχει κεωρθκεί επιτακτικι ανάγκθ θ προςταςία του φυςικοφ περιβάλλοντοσ. Θ γεωκερμικι ενζργεια είναι μία ιπια, εναλλακτικι και ανανεϊςιμθ πθγι ενζργειασ. Θ μελζτθ των γεωκερμικϊν πεδίων παρζχει πλθροφορίεσ για το δυναμικό τουσ, το χθμιςμό των ρευςτϊν και τθν αξιοποίθςθ τουσ ςτο μζλλον. Θ παροφςα εργαςία ζχει ωσ αντικείμενο μελζτθσ τα δφο από τα πζντε γεωκερμικά πεδία του Νομοφ Ξάνκθσ, αυτά τθσ Νζασ Κεςςάνθσ και του Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων. Διενεργικθκαν δειγματολθψίεσ και ακολοφκθςαν εργαςτθριακοί προςδιοριςμοί ςτο Εργαςτιριο Υδρογεωλογίασ του Τμιματοσ Ράτρασ. Θα ικελα να απευκφνω κερμζσ ευχαριςτίεσ ςτον επιβλζποντα Κακθγθτι Κίμωνα Χρθςτάνθ τόςο για τθν ανάκεςθ του κζματοσ, όςο και για τθν κακοδιγθςι του ςτθν εκπόνθςθ τθσ εργαςίασ. Ακόμθ, κα ικελα να απευκφνω κερμζσ ευχαριςτίεσ ςτον κφριο Νικόλαο Λαμπράκθ, κακθγθτι Υδρογεωλογίασ και ςτθν Κ. Κατςάνου για τθν κακοδιγθςθ ςχετικά με τθ δειγματολθψία και τθ βοικειά τουσ ςτουσ εργαςτθριακοφσ προςδιοριςμοφσ. ελ. 1

4 Θα ικελα να ευχαριςτιςω ιδιαίτερα τθν Κυριακι Χαραλαμπίδου, γεωλόγοσ τθσ Διεφκυνςθσ Εγγείων Βελτιϊςεων Νομαρχίασ Ξάνκθσ για τθν πολφτιμθ βοικειά τθσ ςτθν εργαςία υπαίκρου. Επίςθσ, κα ικελα να αναφερκϊ ςτουσ κκ. Νικόλαο Κολιό και Απόςτολο Αρβανίτθ, γεωλόγουσ του Ι.Γ.Μ.Ε. και τον κ. Ραςχάλθ Δαλαμπάκθ για τισ πλθροφορίεσ που μου ζδωςαν και τθ βοικειά τουσ. Θερμζσ ευχαριςτίεσ ςτουσ κ. Στζλιο Μπαλάςθ, Ρρόεδρο Αλιευτικοφ Συνεταιριςμοφ «Άγιοσ Νικόλαοσ» Ρόρτο Λάγουσ και τον κ. Νικόλαο Ραπαδόπουλο για τθν προφορικι ενθμζρωςθ και τθ βοικεια του. Ευχαριςτίεσ εκφράηονται ςτθν Αντιγόνθ Τριάντου και τον Γεϊργιο Φλϊρο, προπτυχιακι και μεταπτυχιακόσ φοιτθτισ, αντίςτοιχα, για τθν τεχνικι βοικειά τουσ κατά τισ εργαςτθριακζσ αναλφςεισ. Ξεχωριςτά κζλω να ευχαριςτιςω τον Σταφρο Βραχλιϊτθ, μεταπτυχιακό φοιτθτι του Τομζα Εφαρμοςμζνθσ Γεωλογίασ και Γεωφυςικισ για τισ πολφτιμεσ τεχνικζσ πλθροφορίεσ και τισ ςυμβουλζσ που μου ζδωςε, κακϊσ και για τθν υπομονι και τθν κατανόθςι του. Τζλοσ κα ικελα να ευχαριςτιςω τθ μθτζρα μου Ευςτρατία και τον πατζρα μου Δθμιτρθ για τθν ςυμπαράςταςι τουσ κατά τθ διάρκεια των ςπουδϊν μου. ΡΑΤΑ, Φεβρουάριοσ 2011 ελ. 2

5 Περιεχόμενα 1. ΕΙΣΑΓΩΓΘ... 5 i. Σφντομο ιςτορικό τθσ γεωκερμικισ εκμετάλλευςθσ... 5 ii. Σκοπόσ τθσ εργαςίασ Γεωκερμία ςτθ Βορειοανατολικι Ελλάδα... 8 i. Γεωλογία, Τεκτονικι και Γεωκερμικι Κατάςταςθ ςτθ ΒΑ Ελλάδα... 8 ii. Ευνοϊκοί Ραράγοντεσ για τθν φπαρξθ γεωκερμίασ ςτθ ΒΑ Ελλάδα Γεωκερμικό πεδίο Νζασ Κεςςάνθσ i. Μοντζλο γεωκερμικοφ Ρεδίου Νζασ Κεςςάνθσ Γεωκερμικό πεδίο Εραςμίου-Μαγγάνων Φυςικοχθμικζσ και Υδροχθμικζσ Ραράμετροι i. Χαρακτθριςτικά γεωκερμικϊν ρευςτϊν ii. Ταξινόμθςθ Γεωκερμικϊν νερϊν ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ i. Υπαίκρια Εργαςία ii. Εργαςτθριακοί Ρροςδιοριςμοί και Αναλφςεισ ΑΡΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΡΟΙΣΜΑΤΑ i. Αποτελζςματα ii. Ρορίςματα iii. Συηιτθςθ (i) iv. Συηιτθςθ (ii) v. Ρροτάςεισ ΡΑΑΤΘΜΑ i. Οριςμοί Γεωκερμίασ ii. Γεωκερμικι Ζρευνα iii. Επιφανειακζσ εκδθλϊςεισ ελ. 3

6 iv. Ταξινόμθςθ γεωκερμικϊν πεδίων v. Τφποι γεωκερμικϊν ρευςτϊν vi. Ρεριοχζσ γεωκερμικοφ ενδιαφζροντοσ vii. Γεωκερμικι Ενζργεια ςε Ραγκόςμιο Επίπεδο-Ενεργειακζσ Ανάγκεσ και Ενεργειακι Κατανάλωςθ viii. Γεωκερμικι Ζρευνα ςτθν Ελλάδα ix. Θ χριςθ τθσ νανοτεχνολογίασ ςτθ Γεωκερμία ΒΙΒΛΙΟΓΑΦΙΑ ελ. 4

7 1. ΕΙΑΓΩΓΗ H κερμότθτα είναι μια μορφι ενζργειασ και θ γεωκερμικι ενζργεια είναι θ κερμότθτα, που περιζχεται ςτο εςωτερικό τθσ Γθσ, θ οποία προκαλεί τθ δθμιουργία γεωλογικϊν φαινομζνων ςε παγκόςμια κλίμακα. Συνικωσ όμωσ ο όροσ «γεωκερμικι ενζργεια» χρθςιμοποιείται ςιμερα για να δθλϊςει εκείνο το τμιμα τθσ γιινθσ κερμότθτασ, που μπορεί να ανακτθκεί και να αξιοποιθκεί από τον άνκρωπο. i. Σύντομο ιςτορικό τησ γεωθερμικήσ εκμετάλλευςησ Θ παρουςία θφαιςτείων, κερμϊν πθγϊν και άλλων επιφανειακϊν εκδθλϊςεων κερμότθτασ είναι αυτι που οδιγθςε τουσ προγόνουσ μασ ςτο ςυμπζραςμα ότι το εςωτερικό τθσ Γθσ είναι κερμό. Πμωσ μόνο κατά τθν περίοδο μεταξφ 16 ου και 17 ου αιϊνα, όταν δθλαδι διανοίχκθκαν τα πρϊτα μεταλλεία, που ανορφχκθκαν ςε βάκοσ μερικϊν εκατοντάδων μζτρων κάτω από τθν επιφάνεια του εδάφουσ, οι άνκρωποι, με τθ βοικεια κάποιων απλϊν φυςικϊν παρατθριςεων, κατζλθξαν ςτο ςυμπζραςμα ότι θ κερμοκραςία τθσ Γθσ αυξάνεται με το βάκοσ. Οι πρϊτεσ μετριςεισ με κερμόμετρο ζγιναν κατά πάςα πικανότθτα το 1740 ςε ζνα ορυχείο κοντά ςτο Belfort τθσ Γαλλίασ. Από το 1870 άρχιςε θ εντατικι μελζτθ τθσ κερμικισ κατάςταςθσ του εςωτερικοφ τθσ Γθσ. Εκείνθ τθν περίοδο, ςτθν Τοςκάνθ τθσ Ιταλίασ, και ςυγκεκριμζνα ςτθν περιοχι του Larderello, λειτουργοφςε μια χθμικι βιομθχανία για τθν παραγωγι βορικοφ οξζοσ από τα βοριοφχα κερμά νερά που ανζβλυηαν από φυςικζσ πθγζσ ι αντλοφνταν από ρθχζσ γεωτριςεισ. Θ παραγωγι του βορικοφ οξζοσ γινόταν με εξάτμιςθ των βοριοφχων νερϊν μζςα ςε ελ. 5

8 ςιδερζνιουσ «λζβθτεσ», χρθςιμοποιϊντασ ωσ καφςιμθ φλθ ξφλα από τα κοντινά δάςθ. Θ κερμικι κατάςταςθ που διζπει τθ Γθ, θ κερμικι ιςορροπία και εξζλιξι τθσ κατανοικθκαν καλφτερα τον 20 ο αιϊνα, με τθν κατανόθςθ του ρόλου τθσ «ραδιενεργισ κερμότθτασ». Ρράγματι, ςε όλα τα ςφγχρονα πρότυπα (μοντζλα) τθσ κερμικισ κατάςταςθσ του εςωτερικοφ τθσ Γθσ ςυμπεριλαμβάνεται θ κερμότθτα που ςυνεχϊσ παράγεται από τθ διάςπαςθ των μακρόβιων κυγατρικϊν ραδιενεργϊν ιςοτόπων του ουρανίου (U 238, U 235 ), του κορίου (Th 232 ) και του καλίου (Κ 40 ), τα οποία βρίςκονται ςτο φλοιό. Εκτόσ από τθ ραδιενεργό κερμότθτα δρουν ακροιςτικά ςε απροςδιόριςτεσ όμωσ ποςότθτεσ, και άλλεσ δυνθτικζσ πθγζσ κερμότθτασ, όπωσ είναι θ «αρχζγονθ ενζργεια» από τθν εποχι δθμιουργίασ του πλανιτθ. Μζχρι τθ δεκαετία του 1980 τα μοντζλα αυτά δεν βαςίηονταν ςε κάποιεσ ρεαλιςτικζσ κεωρίεσ. Τότε όμωσ αποδείχκθκε ότι αφενόσ δεν υπάρχει ιςοηφγιο μεταξφ τθσ ραδιενεργισ κερμότθτασ, που δθμιουργείται ςτο εςωτερικό τθσ Γθσ και τθσ κερμότθτασ που διαφεφγει από τθ Γθ προσ ςτο διάςτθμα, και αφετζρου ότι ο πλανιτθσ μασ ψφχεται με αργό ρυκμό και ςτο εςωτερικό του (Gupta and Roy, 2006). ii. Σκοπόσ τησ εργαςίασ Θ Ελλάδα διακζτει ζνα πολφ ςθμαντικό γεωκερμικό δυναμικό (Φυτίκασ, 2007). Για το λόγο αυτό ςυχνά αναφζρεται και ωσ χρυςάφι κάτω από τα πόδια μασ. Θ Ελλάδα διακζτει εκτόσ από πολφ ςθμαντικά γεωκερμικά πεδία υψθλισ ενκαλπίασ και μεγάλο αρικμό γεωκερμικϊν πεδίων χαμθλισ ενκαλπίασ. Ωςτόςο θ εκμετάλλευςθ αυτισ τθσ πθγισ ενζργειασ ςτθ χϊρα μασ δεν είναι διαδεδομζνθ ςυγκριτικά με τισ άλλεσ χϊρεσ. ελ. 6

9 Στόχοσ τθσ εργαςίασ αυτισ είναι να χαρακτθριςτοφν τα γεωκερμικά πεδία τθσ Νζασ Κεςςάνθσ και του Εραςμίου-Μαγγάνων και να προτακοφν πικανοί τρόποι αξιοποίθςισ τουσ. ελ. 7

10 2. Γεωθερμία ςτη Βορειοανατολική Ελλάδα Στθ Βορειοανατολικι Ελλάδα ζχουν εντοπιςτεί επτά γεωκερμικά πεδία χαμθλισ ενκαλπίασ με μζγιςτθ κερμοκραςία τουσ 95 C. Τα εν λόγω πεδία είναι τα εξισ: Νζασ Κεςςάνθσ, Μαγγάνων-Εραςμίου, Ερατινοφ, Αριςτινοφ-Αλεξανδροφπολθσ, ςτον ςχθματιςμό των οποίων ςυνζβαλε τόςο θ μαγματικι δραςτθριότθτα, όςο θ ςτρωματογραφικι διάρκρωςθ δθλαδι θ ακολουκία των ςχθματιςμϊν που δθμιουργικθκαν μζςα ςτο γεωλογικό χρόνο ικανοί να φιλοξενοφν γεωκερμικό ταμιευτιρα και οι τεκτονικζσ κινιςεισ που ζλαβαν χϊρα. Θ κερμικι ικανότθτα υπερβαίνει τα 100 mw, δίνοντασ τθν ελπίδα για εκμετάλλευςθ ςτο μζλλον. Βζβαια, είναι πικανι θ φπαρξθ γεωκερμικϊν ταμιευτιρων με κερμοκραςίεσ που αγγίηουν τουσ 150 C, ωςτόςο κάτι τζτοιο δεν ζχει διαπιςτωκεί ακόμθ (Κολιόσ, Κουτςινόσ, Αρβανίτθσ, Καρυδάκθσ, 2005). i. Γεωλογία, Τεκτονική και Γεωθερμική Κατάςταςη ςτη ΒΑ Ελλάδα Θ ευρφτερθ περιοχι τθσ βορειοανατολικισ Ελλάδασ ανικει γεωτεκτονικά κυρίωσ ςτθ μάηα τθσ οδόπθσ, με εξαίρεςθ τμιμα του Νότιου και Βορειοανατολικοφ Νομοφ Ζβρου. Θ μάηα τθσ οδόπθσ δομείται από γνεφςιουσ, μάρμαρα και μαργαϊκοφσ ςχιςτόλικουσ, όπωσ επίςθσ και γρανιτοειδι του Τριτογενοφσ. Θ μολαςςικι ιηθματογζνεςθ τθσ Αλπικισ ορογζνεςθσ ξεκίνθςε κατά το Ραλαιογενζσ και ςυνδζκθκε, άμεςα με δομζσ τεκτονικϊν τάφρων και ρθγμάτων. Τα ιηιματα μολάςςασ αποτζκθκαν αργότερα ςε μεγάλεσ λεκάνεσ ςτθ μεςοελλθνικι ορογενετικι ηϊνθ κατά το Μζςο-Ανϊτερο ελ. 8

11 Θϊκαινο και Ολιγόκαινο. Αποτζκθκαν ευρζωσ ςτθ λεκάνθ του Ζβρου, τθν οποία ςυνιςτοφν κροκαλοπαγι, ψαμμίτεσ, μάργεσ, μαργαϊκοί αςβεςτόλικοι, ενϊ οι λεκάνεσ Ξάνκθσ-Κομοτθνισ, Δζλτα του Νζςτου και Ορεςτιάδασ-Αλεξανδροφπολθσ πλθρϊκθκαν με ιηιματα κατά το Νεογενζσ και το Τεταρτογενζσ. Θ επζκταςθ τθσ οδοπικισ Μάηασ, κατά το Ολιγόκαινο και το Μειόκαινο, ζλαβε χϊρα ςτθν οπιςκότοξθ περιοχι και ακολουκικθκε από μία λζπτυνςθ του θπειρωτικοφ φλοιοφ (Μουντράκθσ, 1998, Κολιόσ, Κουτςινόσ, Αρβανίτθσ, Καρυδάκθσ, 2005), που άμεςα ςυνδζκθκε με αφξθςθ τθσ γεωκερμικισ βακμίδασ και τθσ κερμικισ ροισ. Τα γρανιτοειδι ακόμθ ςχθματίςτθκαν ςτον επεκτεινόμενο και λεπτό θπειρωτικό φλοιό τθσ οδόπθσ. Ζτςι θ εν λόγω περιοχι χαρακτθριηόταν από Ολιγο-Μειοκαινικι θφαιςτειακι δραςτθριότθτα, τα προϊόντα τθσ οποίασ είχαν ζναν αςβεςταλκαλικό χθμικό χαρακτιρα (Φυτίκασ, 1979). Οι ςυνικεισ τφποι θφαιςτειακϊν πετρωμάτων, που παρουςιάηουν τον ςυγκεκριμζνο χθμιςμό είναι: βαςάλτθσ, ανδεςίτθσ, δακίτθσ, ρυόλικοσ. Το γεγονόσ αυτό προδίδει ενεργά θπειρωτικά περικϊρια, άρα κίνθςθ των λικοςφαιρικϊν πλακϊν. Εκτόσ από τθ μεςο-μειοκαινικι επζκταςθ με ΒΑ-ΝΔ διεφκυνςθ, θ ευρφτερθ περιοχι του Βόρειου Αιγαίου ςθμαδεφτθκε από μία ολίςκθςθ, που περιλαμβάνει τισ ακόλουκεσ φάςεισ (Λυμπζρθσ, 1985, Ραυλίδθσ και Μουντράκθσ, 1987, Βοϊδομάτθσ, 1990, Κολιόσ, Κουτςινόσ, Αρβανίτθσ, Καρυδάκθσ, 2005): ελ. 9

12 Κίνθςθ κατά το Μειόκαινο-Κατϊτερο Ρλειόκαινο με διεφκυνςθ ΑΒΑ-ΔΝΔ, που ευκφνεται για τθ δθμιουργία ρθγμάτων με διεφκυνςθ ΒΑ-ΝΔ. Κίνθςθ κατά το Ρλειόκαινο-Κατϊτερο Ρλειςτόκαινο με διεφκυνςθ ΒΑ-ΝΔ, που ευκφνεται για το ςχθματιςμό ρθγμάτων με διεφκυνςθ ΒΔ-ΝΑ και τθν ενεργοποίθςθ των παλαιότερων. Κίνθςθ κατά το Μζςο-Ρλειςτόκαινο ζωσ και ςιμερα, που επανενεργοποίθςε τα παλιότερα ριγματα (ΒΔ-ΝΑ ι ΒΒΑ-ΝΝΔ) και δθμιοφργθςε μία νζα ομάδα κανονικϊν ρθγμάτων με διεφκυνςθ Δ-Α, πζρα από το δίκτυο των προχπαρχόντων. ii. Ευνοΰκοί Παράγοντεσ για την ύπαρξη γεωθερμίασ ςτη ΒΑ Ελλάδα Το ςφςτθμα ρθγμάτων τθσ Ανατολίασ ςτο Βόρειο Αιγαίο επθρζαςε τθ γεωδυναμικι κατάςταςθ ςτθν περιοχι. Επομζνωσ θ ενεργόσ τεκτονικι, θ λζπτυνςθ του θπειρωτικοφ φλοιοφ, οι μαγματικζσ διειςδφςεισ, θ αυξθμζνθ ροι κερμότθτασ, τα μεγάλα ριγματα, που επθρεάηουν τόςο το μεταμορφωμζνο υπόβακρο, όςο και τα υπερκείμενα ιηθματογενι πετρϊματα, θ φπαρξθ ςτεγανϊν πετρωμάτων, που λειτουργοφν ωσ κάλυμμα και οι υδροφόροι ορίηοντεσ μζςα ςε διαπερατά, ςυνκζτουν ευνοϊκζσ ςυνκικεσ για το ςχθματιςμό γεωκερμικϊν πεδίων ςτθ Βορειοανατολικι Ελλάδα (Κολιόσ, Κουτςινόσ, Αρβανίτθσ, Καρυδάκθσ, 2005). ελ. 10

13 3. Γεωθερμικό πεδίο Νέασ Κεςςάνησ Θ περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ αναπτφςςεται ςτον Νομό Ξάνκθσ, ΝΑ τθσ Ξάνκθσ και ςτα δυτικά περικϊρια τθσ Λίμνθσ Βιςτωνίδασ. Σχ. 1: Ρεριοχι Νζασ Κεςςάνθσ (δεξιά) και Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων (αριςτερά). Το γεωκερμικό πεδίο τθσ Νζασ Κεςςάνθσ εδραιϊνεται ςτθν λεκάνθ τθσ Ξάνκθσ-Κομοτθνισ, κοντά ςτο Αιγαίο Ρζλαγοσ και ςτθ Λίμνθ Βιςτωνίδα. Θ λεκάνθ καλφπτει περιοχι με ζκταςθ 1600 km 2 (80 km μικουσ και 20 km πλάτουσ)(θαναςςοφλασ και Τςόκασ, 1990) μεταξφ τθσ οροςειράσ τθσ οδόπθσ και του Αιγαίου Ρελάγουσ και αποτελείται κυρίωσ από κλαςτικά ιηθματογενι πετρϊματα. Ραρουςιάηει μζγιςτο βάκοσ ςτον πόδα τθσ οδόπθσ και ελάχιςτο κοντά ςτθν ακτι, όπου βρίςκεται και το ςυγκεκριμζνο γεωκερμικό πεδίο. Ππωσ ιδθ αναφζρκθκε, θ περιοχι ανικει ςτθ μάηα τθσ οδόπθσ. Το κρυςταλλικό υπόβακρο αποτελείται από γνεφςιουσ, μαργαϊκοφσ ελ. 11

14 ςχιςτόλικουσ, μάρμαρα, αμφιβολίτεσ (Κολιόσ, 1993). Οι τοπικζσ εμφανίςεισ του υποβάκρου αποτελοφνται από γνεφςιουσ, αμφιβολίτεσ, μάρμαρα και μιγματίτεσ, ενϊ οι γρανιτικζσ διειςδφςεισ βρίςκονται ςτο βορειοδυτικό τμιμα του γεωκερμικοφ πεδίου. Κατά τθ διάρκεια του Ραλαιογενοφσ μολαςςικά ιηιματα αποτζκθκαν, ενϊ κατά το Θϊκαινο και Ολιγόκαινο ςχθματίςτθκαν λατυποπαγι και αρκοηικοί ψαμμίτεσ. Ζτςι δόκθκε θ ευκαιρία για δθμιουργία φλφςχθ ςτο ανϊτερο τμιμα τθσ ακολουκίασ. Τα πετρϊματα αυτά υπόκεινται λιμναίων ιηθμάτων (άμμοι και άργιλοι) (Θαναςςοφλασ και Τςόκασ, 1990) όπωσ επίςθσ και αλλουβιακϊν αποκζςεων που αποτελοφνται από άμμουσ, αμμοχάλικα και αργίλουσ. Κατά τθ διάρκεια του Τριτογενοφσ, θ βφκιςθ τθσ Αφρικανικισ πλάκασ κάτω από τθν Ευραςιατικι είχε ωσ αποτζλεςμα τθν άνοδο μαγματικοφ υλικοφ ανδεςιτικισ ςφςταςθσ. Αυτό δικαιολογεί τθν φπαρξθ μικρϊν παρειςφρφςεων μαγματικϊν πετρωμάτων μζςα ςτουσ κλαςτικοφσ ορίηοντεσ του πεδίου. Στθ ςυνζχεια διαμορφϊκθκαν δφο ςθμαντικά ςυςτιματα ρθγμάτων, με διευκφνςεισ παρατάξεων Β160 ο και Β70 ο, ΒΑ-ΝΔ και Α-Δ (Σχ. 2) αντίςτοιχα (Θαναςςοφλασ και Τςόκασ, 1990) κατά το Μειόκαινο, που επθρεάηουν τόςο το υπόβακρο όςο και τα υπερκείμενα ιηιματα. Ριο ενεργό κεωρείται το ςφςτθμα Β160 ο και ςχετίηεται πικανϊσ με τθ μετακίνθςθ ςτο Βόρειο Αιγαίο. Οι κερμζσ πθγζσ αποτελοφνται από 50 ςθμεία εμφάνιςθσ, με μζςθ παροχι 10 l/s θ κακεμία ςτθν περιοχι τθσ Γενιςςζασ. Αυτζσ ζδωςαν το ζναυςμα για περαιτζρω μελζτθ του γεωκερμικοφ δυναμικοφ ςτθν ελ. 12

15 ευρφτερθ περιοχι κακϊσ οι κερμοκραςίεσ τουσ κυμαίνονται από 30 ο C ζωσ 55 ο C (Grassi. Kolios, Mussi, Saradeas). Το Ινςτιτοφτο Γεωλογικϊν και Μεταλλευτικϊν Ερευνϊν (Ι.Γ.Μ.Ε.) όρυξε είκοςι-ζξι ερευνθτικζσ γεωτριςεισ και πζντε παραγωγισ κατανεμθμζνεσ ςε ζκταςθ 15 km 2.Το βάκοσ τουσ ποικίλλει από 100 ζωσ 500 m. Σφμφωνα με μελζτθ του Ι.Γ.Μ.Ε ςτο κζντρο του πεδίου ορφχκθκε γεϊτρθςθ βάκουσ 1000 m, ςτθν οποία βρζκθκαν υδροφόροι, ελπιδοφόροι για μελλοντικι εκμετάλλευςθ ςε βάκθ μεγαλφτερα των 300 m. Το ςυγκεκριμζνο πρόγραμμα διάτρθςθσ αποκάλυψε ζνα ςθμαντικό γεωκερμικό πεδίο χαμθλισ ενκαλπίασ ςτθν Ελλάδα. Επίςθσ, ζγινε διάτρθςθ ςε δφο ακόμθ ςθμεία μζχρι βάκουσ 450 m, όπου οι κερμοκραςίεσ άγγιηαν τουσ 38 ο C, οδθγϊντασ ςτο ςυμπζραςμα ότι το γεωκερμικό πεδίο εκτείνεται και νοτιοανατολικά ςτθν περιοχι του Ρόρτο Λάγουσ. Θ γεωκερμικι βακμίδα ςτθν περιοχι είναι υψθλότερθ από τθν κανονικι και αγγίηει τουσ 38 ο C/1000 m (Mateu, Porcu, Christakos, Bevilacqua, 2007). Ολόκλθρθ θ περιοχι λοιπόν χαρακτθρίηεται από υψθλι κερμικι ροι, μεγαλφτερθ από 200mW/m 2 και άνω των 300mW/m 2 ςτο κζντρο του πεδίου (χωρίσ να διευκρινίηεται που αντιςτοιχεί το ςθμείο του κζντρου). Θ μζγιςτθ κερμοκραςία που μετρικθκε μζςα ςε γεϊτρθςθ αγγίηει τουσ 82 ο C (Μουντράκθσ, 1998, Κολιόσ, Κουτςινόσ, Αρβανίτθσ, 2005) απουςιάηει όμωσ θ αναφορά ςτο βάκοσ όπου ςυναντάται. Ο κφριοσ γεωκερμικόσ ταμιευτιρασ εντοπίηεται ςε βάκοσ m και υπολογιςμοί ζδειξαν ότι θ κερμοκραςία κυμαίνεται μεταξφ των 75 και 80 ο C. Ο ταμιευτιρασ αυτόσ αποτελείται από Θωκαινικά και Ολιγοκαινικά κλαςτικά ιηιματα, τα οποία επικαλφπτονται από φλφςχθ του ελ. 13

16 Ολιγόκαινου, λιμναία ιηιματα του Ρλειόκαινου και αλλουβιακζσ αποκζςεισ του Τεταρτογενοφσ. Συχνά οι αλλουβιακζσ αποκζςεισ φιλοξενοφν ψυχροφσ υδροφόρουσ ορίηοντεσ, οι οποίοι φαίνεται πωσ δεν ζρχονται ςε επαφι με τα υποκείμενα κερμά νερά (Grassi, Kolios, Mussi, Saradeas, 1996). Το ελάχιςτο πάχοσ του καλφμματοσ είναι 30 m και εμφανίηεται κοντά ςτισ κερμζσ πθγζσ τθσ Γενιςςζασ. Τα γεωκερμικά ρευςτά κινοφνται αφενόσ προσ τθ ηϊνθ τθσ περιοχισ των πθγϊν, όπου ςθμειϊνονται υψθλζσ κερμοκραςίεσ, και αφετζρου προσ τα περικϊρια του πεδίου, όπου οι κερμοκραςίεσ είναι μικρότερεσ. Στο νότιο τμιμα του γεωκερμικοφ πεδίου, οι κερμοί υδροφόροι εδράηονται ςε βάκθ μζτρων μζςα ςε κροκαλοπαγι με πάχοσ 30 m και οι κερμοκραςίεσ που ςυναντϊνται είναι από 40 ζωσ 80 ο C. Αντίκετα, ςτο βόρειο τμιμα του πεδίου, οι κερμοί υδροφόροι με κερμοκραςίεσ ο C φιλοξενοφνται ςε αρκόηεσ ςε βάκοσ m. Κατά τθ μελζτθ του πεδίου, είχε καταςκευαςτεί χάρτθσ με τισ ιςόκερμεσ καμπφλεσ για τα 400 m βάκοσ (Σχ. 2). Θ καμπφλθ των 70 ο C ςκιαγραφεί τον κφριο υδροκερμικό υδροφόρο. Μζςω του εν λόγω χάρτθ εξάγεται το ςυμπζραςμα πωσ οι τιμζσ μειϊνονται απότομα προσ τα δυτικά, ενϊ θ μείωςθ είναι προοδευτικι προσ τθ βόρεια και τθ νότια περιοχι. Θ γεωκερμικι ανωμαλία εμφανίηεται κυρίωσ λόγω του ςυςτιματοσ ρθγμάτων ΔΝΔ-ΑΒΑ και ΒΒΔ-ΝΝΑ. Από τισ αναλφςεισ προζκυψε πωσ τα 2/3 του ςυνολικοφ γεωκερμικοφ ρευςτοφ είναι αζριο και ςυγκεκριμζνα CO 2 που βρίςκεται ςε ποςοςτό 98% mol/mol. Σφμφωνα με τθν ιςοτοπικι ςχζςθ του 13 C το CO 2 ελ. 14

17 προζρχεται από τα καλάςςια ανκρακικά άλατα κι ενδεχομζνωσ από τα μάρμαρα, που υπόκεινται του αρκοηικοφ ορίηοντα (Grassi et al, 1996). Θ περιεκτικότθτά τουσ ςε δευτζριο προςδιόριςε ότι θ περιοχι ανατροφοδότθςθσ τόςο των κερμϊν ρευςτϊν όςο και των βακιϊν υδροφόρων βρίςκεται ςτα βουνά τθσ οδόπθσ. Τα νερά τθσ λίμνθσ Βιςτωνίδασ και του Αιγαίου Ρελάγουσ ζχουν πολφ μικρι ςυμμετοχι. Ακόμθ τα κερμά ρευςτά τθσ Νζασ Κεςςάνθσ δεν περιζχουν τρίτιο που ςθμαίνει πωσ βρίςκονται υπόγεια για μεγάλα χρονικά διαςτιματα, πάνω από 50 ζτθ (Κολιόσ, Κουτςινόσ, Αρβανίτθσ, Καρυδάκθσ, 2005) ωςτόςο χωρίσ να διευκρινίηεται ο λόγοσ. Σχ. 2: Κατανομι ιςοκζρμων καμπυλϊν ςε βάκοσ 400 m ςτο γεωκερμικό πεδίο Νζασ Κεςςάνθσ. Σθμειϊνονται οι κζςεισ των 22 γεωτριςεων (Κολιόσ, 1993). ελ. 15

18 i. Μοντέλο γεωθερμικού Πεδίου Νέασ Κεςςάνησ Χαρακτθρίηεται από τθν άνοδο των ρευςτϊν (δεν να ςθμειϊνεται από ποιο βάκοσ), όπου βρίςκονται τα μάρμαρα τθσ οδόπθσ και τθ διοχζτευςθ τθσ κερμότθτασ ςτον αρκοηικό ταμιευτιρα, ο οποίοσ βρίςκεται ςε βάκοσ m με κερμοκραςία ο C (Φυτίκασ κ.α., 1994). Κατά τθν άνοδο τουσ, τα κερμά ρευςτά ειςχωροφν ςτον ψαμμιτικό υδροφόρο, που λειτουργεί ωσ Φωτ. 1: Γεωκερμικι γεϊτρθςθ ςτθν περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ. δευτερογενισ και ρθχόσ. Ο κερμόσ υδροφόροσ επικοινωνεί ελάχιςτα ι κακόλου με τουσ ρθχότερουσ υδροφόρουσ του καλφμματοσ. Μικρι ποςότθτα του ηεςτοφ νεροφ εμφανίηεται ςτισ πθγζσ τθσ Γενιςςζασ, όπου το κάλυμμα είναι λεπτότερο. ελ. 16

19 Σχ. 3: Γεωκερμικό μοντζλο του πεδίου Νζασ Κεςςάνθσ *1: Ρλειο-Τεταρτογενείσ αποκζςεισ, 2: Φλφςχθσ (Ολιγόκαινο), 3: Ανϊτερο κροκαλοπαγζσ (Ολιγόκαινο), 4: χαλικϊδθσ μολαςςικι ςειρά, 5: Νουμουλιτικοί αςβεςτόλικοι και βαςικό κροκαλοπαγζσ, 6: Γνεφςιοι, 7: ιγματα+ (Κολιόσ, 1993) Page 17

20 Το ηεςτό νερό ψφχεται κακϊσ κινείται μζςα ςτον αρκοηικό ταμιευτιρα προσ τα περικϊρια του πεδίου. Ο χαρακτιρασ του νεροφ είναι Na-HCO 3 και θ αλατότθτά του g/l, από όπου ςυμπεραίνεται ότι αυτό το νερό υπόκειται ςε ψφξθ εξ επαφισ μζςα ςτον ταμιευτιρα (Grassi et al, 1996). Ακόμθ θ κατανομι τθσ κερμότθτασ είναι ομοιογενισ μζςα ςτον ταμιευτιρα. Σχ. 4: Γεωλογικι τομι του γεωκερμικοφ πεδίου ςτθν περιοχι Ροταμιάσ-Νζασ Κεςςάνθσ (Μπάκοσ, 2007) Το νερό, που ανζρχεται από κάποιο βάκοσ, υφίςταται ςθμαντικζσ χθμικζσ τροποποιιςεισ λόγω τθσ μεγάλθσ περιεκτικότθτάσ του ςε CO 2. Πταν αυτό διαφφγει τότε επζρχεται απόκεςθ αλάτων. Αλλαγζσ ςτθν πίεςθ μπορεί να οφείλονται ςτισ μεταβολζσ του ιξϊδουσ, αλλά και τθσ πυκνότθτασ των ρευςτϊν ςε ςυνδυαςμό πάντα με τθ κερμοκραςία (Κολιόσ, 1993). Page 18

21 4. Γεωθερμικό πεδίο Εραςμίου-Μαγγάνων Θ περιοχι των Μαγγάνων βρίςκεται ανατολικά τθσ λεκάνθσ του Νζςτου Ροταμοφ και δυτικά τθσ περιοχισ των Αβδιρων. Το Ινςτιτοφτο Γεωλογικϊν και Μεταλλευτικϊν Ερευνϊν όρυξε ςτο παρελκόν εικοςιδφο ερευνθτικζσ γεωτριςεισ και ζξι παραγωγικζσ, που οδιγθςαν ςτον προςδιοριςμό ενόσ γεωκερμικοφ πεδίου χαμθλισ ενκαλπίασ που καλφπτει μία ζκταςθ 15 km 2. Το χερςαίο τμιμα τθσ λεκάνθσ του Νζςτου καλφπτει μία ζκταςθ 450 km 2 και ο άξονάσ τθσ ζχει διεφκυνςθ ΑΒΑ-ΔΝΔ. Διαχωρίηεται από τθ λεκάνθ τθσ Ξάνκθσ-Κομοτθνισ με τθν κορυφογραμμι Αβδιρων-Φαναρίου, που αποτελείται κφρια από μεταμορφωμζνα πετρϊματα. Θ λεκάνθ οριοκετείται από δφο κφρια ριγματα με διευκφνςεισ παρατάξεων Β70 ο και Β160 ο. Θ ιηθματογενισ λεκάνθ του Νζςτου άρχιςε να ςχθματίηεται κυρίωσ κατά το Θϊκαινο αλλά και κατά το τζλοσ του κατϊτερου Μειόκαινου. Θ ιηθματογζνεςθ ξεκίνθςε με τθν απόκεςθ δελταικϊν αποκζςεων που εναλλάςςονται με λεπτόκοκκουσ ψαμμίτεσ, ιλυόλικουσ και αργιλόλικουσ. Ακολοφκθςε ο ςχθματιςμόσ κροκαλοπαγϊν με κάποιεσ παρεμβολζσ λιγνίτθ κατά το Μζςο-Ανϊτερο Μειόκαινο. Κατά τθ διάρκεια του Ανϊτερου Μειόκαινου, ςχθματίςτθκε μία εβαποριτικι ακολουκία, που αποτελείται από ανυδρίτθ με λεπτά ςτρϊματα ψαμμίτθ κι αργίλου (Ρροζδρου, 1979, Κολιόσ, Κουτςινόσ, Αρβανίτθσ, Καρυδάκθσ, 2005). Τα Τεταρτογενι ιηιματα αποτελοφνται κυρίωσ από δελταϊκζσ αποκζςεισ που υπζρκεινται τθσ προθγοφμενθσ ςειράσ. Ρρόκειται για χαλαροφσ ςχετικά ψαμμίτεσ και αργίλουσ ςτα περικϊρια των λεκανϊν, ενϊ λιμναία και καλάςςια ιηιματα βρίςκονται ελ. 19

22 ςτο κζντρο τθσ λεκάνθσ. Το ςυνολικό πάχοσ τθσ ιηθματογενοφσ ςειράσ είναι 4000 μζτρα (Κολιόσ κ.α., 2005). Κατά το Τεταρτογενζσ, θ μορφολογία τθσ περιοχισ τροποποιικθκε και ριγματα με διεφκυνςθ παράταξθσ Β70 ο ενεργοποιικθκαν. Γεωλογικά, θ περιοχι ανικει ςτθ μάηα τθσ οδόπθσ. Το κρυςταλλικό υπόβακρο αποτελείται από μιγματιτικοφσ γνεφςιουσ, γνεφςιουσ και αμφιβολίτεσ. Τα μεταμορφωμζνα πετρϊματα εκτίκενται ςτο δυτικό και βόρειο τμιμα του χωριοφ Μυρωδάτου και κοντά ςτο χωριό των Αβδιρων. Στα εν λόγω πετρϊματα διακρίνεται μία γρανιτικι διείςδυςθ. Το υπόβακρο ζχει πολλαπλϊσ τροποποιθκεί και μεταμορφωκεί λόγω των πολλϊν τεκτονικϊν επειςοδίων που ζλαβαν χϊρα ςτθν περιοχι. Κοντά ςτθν περιοχι των Αβδιρων υπάρχουν κάποιεσ εμφανίςεισ μολαςςικϊν ιηθμάτων του Ραλαιογενοφσ, που ανικουν ςτθν ιηθματογενι λεκάνθ Ξάνκθσ-Κομοτθνισ και ςυνίςτανται από αρκόηεσ και αςβεςτόλικουσ. Ρλειοκαινικοί ςχθματιςμοί εκτίκενται ανατολικά του χωριοφ Δζκαρχο που ανικει ςτθν κοινότθτα Τοπείρου (Σχ. 1, 4). Ρρόκειται για εναλλαγζσ άμμων και αργίλων με μικρά ςτρϊματα ι φακοφσ αμμοχάλικων. Γενικά, θ περιοχι καλφπτεται από αλλουβιακζσ Ολοκαινικζσ αποκζςεισ (άμμοι, άργιλοι και αμμοχάλικα). Κάτω από τα Ρλειςτοκαινικά ιηιματα ςτθν περιοχι των Αβδιρων, βρίςκονται μαγματικά πετρϊματα βαςαλτικισ-ανδεςιτικισ ςφςταςθσ. Θ ευρφτερθ περιοχι του γεωκερμικοφ πεδίου οριοκετείται από δφο ςυςτιματα ρθγμάτων με διευκφνςεισ παρατάξεων Β ο και Β70 ο. Στθν περιοχι του οικιςμοφ του Νζου Εραςμίου, υπάρχουν κανονικά ριγματα με διεφκυνςθ ΒΒΑ-ΝΝΔ, που προκαλοφν βφκιςθ του υποβάκρου κατά m. ελ. 20

23 Σχ. 6: Γεωλογικόσ χάρτθσ του γεωκερμικοφ πεδίου Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων (Κολιόσ, 1993) Page 21

24 Θ ιηθματογζνεςθ διαφοροποιείται λόγω τθσ παλαιογεωγραφίασ, με αποτζλεςμα να διακρίνονται δφο διαφορετικζσ λικοςτρωματογραφικζσ ςτιλεσ, ςυνδεδεμζνεσ με τθν κακίηθςθ του υποβάκρου. Διακρίνονται 2 τεμάχθ, το ανϊτερο και το κατϊτερο. Το ανϊτερο αποτελείται από: άμμουσ και αργίλουσ του Τεταρτογενοφσ, με μζςο πάχοσ 20 m. κοκκινο-κάςτανεσ αργίλουσ με λεπτά ςτρϊματα αμμοχάλικων, που μαρτυροφν ζνα ποτάμιο-δελταικό παλαιοπεριβάλλον, με μζςο πάχοσ 50 m. άμμουσ και αργίλουσ με γκρι-μπεη χρϊμα και μζςο πάχοσ 50 m. γκρίηεσ άμμουσ και αργίλουσ, πάχουσ 50 m, που φιλοξενοφν απολικϊματα, μαρτυρϊντασ δελταικό-λιμναίο περιβάλλον. γκρίηουσ και κιτρινωποφσ ψαμμίτεσ, με μικρζσ παρεμβολζσ ανδεςιτικϊν λαβϊν, πάχουσ 80 m. κρυςταλλικό υπόβακρο αποτελοφμενο από γνεφςιουσ και γρανίτεσ, ςε βάκοσ περίπου 250 m. Page 22

25 Σχ. 5: Γραφικι Αναπαράςταςθ τθσ Στρωματογραφικισ Ακολουκίασ τθσ περιοχισ τθσ λεκάνθσ του Νζςτου (Κολιόσ, Αρβανίτθσ, 2008). Θ λικογραφικι ςτιλθ του κατϊτερου τεμάχουσ ςυνίςταται από: Άμμουσ και αργίλουσ του Τεταρτογενοφσ, πάχουσ 20 m. Κοκκινο-κάςτανεσ αργίλουσ με ςτρϊματα από αμμοχάλικα, που δείχνουν ποτάμιο-δελταικό παλαιοπεριβάλλον με πάχοσ που αγγίηει τα 90 m. Γκρίηεσ αργίλουσ και άμμουσ με απολικϊματα, που προδίδουν δελταϊκό-λιμναίο περιβάλλον κι ζχουν 50 m πάχοσ. Σκοφρεσ γκρίηεσ λεπτόκκοκκεσ άμμουσ πάχουσ 80 m με ενδείξεισ απολικωμάτων, αποτζλεςμα ενόσ λιμναίου-δελταικοφ περιβάλλοντοσ. ελ. 23

26 Εναλλαγζσ κοκκινο-κάςτανθσ άμμου, γκρι αργίλου και ψαμμίτθ, με πάχοσ 80 m. Αςβεςτόλικοσ μπεη ζωσ κίτρινου χρϊματοσ, με βιοχθμικι προζλευςθ. Κροκαλοπαγι, των οποίων το πάχοσ δεν ξεπερνά τα 30 m, ςτα οποία εμφανίηονται λεπτά ςτρϊματα άμμου. Κρυςταλλικό υπόβακρο από γνεφςιουσ, ςε βάκοσ από m. Το γεωκερμικό πεδίο Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων αποτελεί χαρακτθριςτικι περίπτωςθ πεδίου χαμθλισ ενκαλπίασ, όπου οι υδροφόροι ενιςχφονται από ζνα ςφςτθμα ρθγμάτων, που επθρεάηει και τουσ μιγματιτικοφσ γνεφςιουσ του υποβάκρου. Ο γεωκερμικόσ ταμιευτιρασ είναι τοποκετθμζνοσ ςε βάκοσ μεταξφ των 200 και των 400 m βρίςκεται κφρια ςτθν κορυφι του μεταμορφωμζνου υποβάκρου. Βζβαια, ςε δθμοςιεφςεισ αναφζρεται πωσ ο ταμιευτιρασ τθσ ςυγκεκριμζνθσ περιοχισ ςυνίςταται από ψαμμίτεσ και κροκαλοπαγι και ζχει κερμοκραςία 60 ο C (Φυτίκασ κ.α., 1994). Το μζγιςτο βάκοσ των 22 γεωτριςεων που ορφχκθκαν από το Ινςτιτοφτο Γεωλογικϊν και Μεταλλευτικϊν Ερευνϊν είναι 500 m. Θ γεωκερμικι βακμίδα ςτθν περιοχι είναι αρκετά υψθλι και πρόκειται για 25 ο C/1000m (Κολιόσ κ.α., 2005). Οι μζγιςτεσ κερμοκραςίεσ ςυναντϊνται ςτον οικιςμό Ηθλωτι, ςε βάκοσ 400 m και κοντά ςτθν κφρια ομάδα ρθγμάτων με διεφκυνςθ παράταξθσ Β160 ο. Από τα αποτελζςματα των γεωτριςεων του Ι.Γ.Μ.Ε. καταςκευάςτθκε ζνασ γεωκερμικόσ χάρτθσ ιςόκερμων καμπυλϊν (Σχ. 7) ο οποίοσ δίνει ςυμπεράςματα ςχετικά με τθν κατανομι τθσ κερμότθτασ ςτθν περιοχι. ελ. 24

27 Θ ιςόκερμθ καμπφλθ που αντιςτοιχεί ςτουσ 50 ο C ανικει ςε μία περιοχι με ζκταςθ άνω των 3 km 2. Απότομθ μείωςθ των τιμϊν τθσ κερμοκραςίασ παρατθρείται ςτο βόρειο τμιμα τθσ περιοχισ του Νζου Εραςμίου, ενϊ θ μείωςθ είναι προοδευτικι προσ τα ανατολικά. Θ εικόνα ωςτόςο διαφοροποιείται προσ το νότιο μζροσ λόγω τθσ φπαρξθσ κερμϊν υδροφόρων ςε βάκθ m προσ τθν παράκτια ηϊνθ. Δυτικά οι ιςόκερμεσ καμπφλεσ δείχνουν κερμοκραςίεσ 60 ο C για βάκθ άνω των 500 μζτρων. Φωτ. 2: Γεωκερμικι Γεϊτρθςθ ςτθν περιοχι του Νζου Εραςμίου Συμπεραςματικά, θ περιοχι που παρουςιάηει γεωκερμικό ενδιαφζρον ξεπερνά τα 10 km 2. και πικανά φτάνει τα 20 km 2. Ρρζπει να ςθμειωκεί πωσ ςε παλαιότερεσ ζρευνεσ ςτθν ευρφτερθ περιοχι τθσ λεκάνθσ του ελ. 25

28 Νζςτου είχε εκτιμθκεί με τθ βοικεια του γεωκερμόμετρου K Na Mg πωσ θ κερμοκραςία ςε βάκοσ 4 km άγγιηε τουσ 164 ο C (Μενδρινόσ κ.α., 2009) Σχ. 7: Χάρτθσ κατανομισ ιςόκερμων καμπυλϊν τθσ κορυφισ του γεωκερμικοφ πεδίου Εραςμίου- Μαγγάνων (Κολιόσ, 1993). Τα γεωκερμικά ρευςτά ανζρχονται μζςα από το ςφςτθμα ρθγμάτων τθσ περιοχισ του Νζου Εραςμίου. Κατά τθ διάρκεια τθσ ανόδου διαπερνοφν διάφορουσ τφπουσ πετρωμάτων και ςυγκεκριμζνα κροκαλοπαγι του ελ. 26

29 Νεογενοφσ και ιηιματα του Ραλαιογενοφσ, που λειτουργοφν ωσ μικροί ταμιευτιρεσ. Τα ρευςτά κινοφνται πλευρικά μζςα από τουσ διαπερατοφσ ςχθματιςμοφσ με κατεφκυνςθ Α-Δ. ελ. 27

30 Σχ. 8: Γεωκερμικό μοντζλο Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων (Κολιόσ, 1993). Page 28

31 5. Υυςικοχημικέσ και Τδροχημικέσ Παράμετροι Στο ςθμείο αυτό κεωρικθκε ςωςτι θ αναφορά ςε οριςμοφσ που αφοροφν ςτισ φυςικοχθμικζσ παραμζτρουσ, βάςει των οποίων κα γίνει ο χαρακτθριςμόσ των νερϊν. 1. Θερμοκραςία: Αποτελεί ςθμαντικι παράμετρο και πρζπει να λαμβάνεται υπόψθ πάντα ςτθ μελζτθ τθσ χθμικισ ςφςταςθσ των υπόγειων νερϊν. Θ μζτρθςι τθσ γίνεται με τθ βοικεια κερμομζτρων ςτο ςθμείο εξόδου του νεροφ. 2. Θλεκτρικι Αγωγιμότθτα (E.C): Ρρόκειται για το αντίςτροφο τθσ θλεκτρικισ αντίςταςθσ και δίνεται ςε Siemens/m. Συνικωσ, χρθςιμοποιείται ωσ μονάδα μζτρθςθσ το 1μS/cm, λόγω των πολφ μικρϊν τιμϊν τθσ. Συνδζεται άμεςα αφενόσ με τθ ςυγκζντρωςθ διαλελυμζνων αλάτων ςτο νερό, αφετζρου με τθ κερμοκραςία. Αφξθςθ τθσ κερμοκραςίασ προκαλεί αφξθςθ τθσ θλεκτρικισ αγωγιμότθτασ, άρα μείωςθ τθσ θλεκτρικισ αντίςταςθσ. 3. pθ: Ρρόκειται για αςτακι παράμετρο κι αποτελεί ζναν εφχρθςτο τρόπο ζκφραςθσ τθσ ςυγκζντρωςθσ των ιόντων υδρογόνου ςε ζνα υδατικό διάλυμα. Υπόκειται εφκολα ςε μεταβολι, ιδιαίτερα με τθν αλλαγι τθσ μερικισ πίεςθσ του CO 2. Οπότε είναι απαραίτθτθ θ επί τόπου μζτρθςθ ςτα ςθμεία εξόδου του νεροφ με τθ βοικεια ειδικϊν θλεκτροδίων. 4. Δυναμικό Οξειδοαναγωγισ: Δίνει πλθροφορίεσ για τθν οξείδωςθ των ςτοιχείων του υδατικοφ διαλφματοσ. Αρνθτικό δυναμικό οξειδοαναγωγισ μαρτυρά αναγωγικό διάλυμα, ενϊ κετικό δείχνει οξειδωτικό περιβάλλον. Page 29

32 5. Διαλελυμζνο Οξυγόνο: Θ παρουςία του ςτο υπόγειο νερό δείχνει πρόςφατθ ζκκεςθ ςτον ατμοςφαιρικό αζρα. Μικρζσ ποςότθτεσ οξυγόνου ι απουςία του παρατθροφνται ςε παλαιά νερά, που δεν ανανεϊνονται. Είναι αναγκαία θ επί τόπου μζτρθςθ, κακϊσ θ ζκκεςθ του υπόγειου νεροφ ςτον ατμοςφαιρικό αζρα αλλοιϊνει τθ ςυγκζντρωςθ του. Θ μζτρθςθ και ςε αυτιν τθν περίπτωςθ γίνεται με θλεκτρόδια. 6. Αλκαλικότθτα: Ρρόκειται για τθν ικανότθτα του νεροφ να εξουδετερϊνει οξζα. Ρροςδιορίηεται εργαςτθριακά με τιτλοδότθςθ του δείγματοσ με διάλυμα κειικοφ οξζοσ. Οφείλεται ςτθν παρουςία των όξινων ανκρακικϊν, των ανκρακικϊν και των υδροξυλιακϊν ιόντων. 7. Οξφτθτα: Είναι θ ικανότθτα του νεροφ να εξουδετερϊνει βάςεισ και οφείλεται κυρίωσ ςτθν φπαρξθ διαλελυμζνου CO 2 ςτο νερό. 8. Σκλθρότθτα: Οφείλεται ςτα διςκενι ιόντα που βρίςκονται εν διαλφςει ςτο νερό. Τα κυριότερα είναι Ca +2 και Mg +2, ωςτόςο ςτθ ςκλθρότθτα ςυνειςφζρουν και τα Fe +2, Mn +2, Sr +2. Διακρίνεται ςε παροδικι και μόνιμθ. Τα ανκρακικά και τα όξινα ανκρακικά άλατα αποτελοφν τθν παροδικι ςκλθρότθτα του νεροφ. Θ παροδικι ςκλθρότθτα ονομάηεται και ανκρακικι ςκλθρότθτα και είναι ίςθ με τθν ανκρακικι αλκαλικότθτα. Θ παροδικι ςκλθρότθτα οφείλεται ςτα κατιόντα τα οποία απομακρφνονται με βραςμό του νεροφ. Τα χλωριοφχα, νιτρικά, κεϊκά, φωςφορικά, πυριτικά και χουμικά άλατα του αςβεςτίου και μαγνθςίου αποτελοφν τθ μόνιμθ ςκλθρότθτα του νεροφ. Το άκροιςμα των δφο επιμζρουσ μεγεκϊν δίνει τθν ολικι ελ. 30

33 ςκλθρότθτα. Το νερό χαρακτθρίηεται ωσ πολφ μαλακό, μαλακό, ελαφρϊσ ςκλθρό, μζτρια ςκλθρό, ςκλθρό και πολφ ςκλθρό. 9. Συνολικά Διαλελυμζνα Στερεά (TDS): Αποτελοφν καλό δείκτθ τθσ αλατότθτασ του νεροφ. Βοθκοφν ςτον χαρακτθριςμό του νεροφ ωσ γλυκοφ, υφάλμυρου, αλμυροφ ι υπεράλμυρου. i. Χαρακτηριςτικά γεωθερμικών ρευςτών Τα γεωκερμικά νερά περιζχουν υψθλότερεσ ςυγκεντρϊςεισ διαλυμζνων ςυςτατικϊν ςυγκριτικά με τα κοινά υπόγεια νερά. Θ ςφςταςθ των γεωκερμικϊν ρευςτϊν αντανακλά τθν αντίδραςθ των κερμϊν νερϊν με τα πετρϊματα από τα οποία φιλοξενοφνται ι με αυτά που διαπζραςαν κατά τθν κίνθςι τουσ προσ τον ταμιευτιρα. Οι χθμικζσ αντιδράςεισ επθρεάηονται από τθ κερμοκραςία, τθν πίεςθ, τθν αλατότθτα και τθ ςφςταςθ των πετρωμάτων (Φυτίκασ, 2004). Θ ςφςταςθ των γεωκερμικϊν ρευςτϊν δεν παραμζνει ςτακερι. Μεταβάλλεται από πεδίο ςε πεδίο, ακόμθ κι από γεϊτρθςθ ςε γεϊτρθςθ ςτο ίδιο πεδίο. Συχνά παρατθροφνται και τροποποιιςεισ τθσ ςφςταςθσ με τον χρόνο κυρίωσ ωσ προσ τθν ποςότθτα και όχι ωσ προσ τθν ποιότθτα (Φυτίκασ, 2004). Οι ςυγκεντρϊςεισ των νερϊν ςε διάφορα ςυςτατικά εξαρτϊνται από τθ κερμοκραςία, τθ διαλυτότθτα και το είδοσ του ταμιευτιρα, τθν εςτία κερμότθτασ, τθν θλικία του ςυςτιματοσ και τθν ανάμιξθ με ψυχρά νερά. Τα κυριότερα ςυςτατικά, που περιζχονται ςτα γεωκερμικά νερά, είναι: Κατιόντα: Να +, Κ +, Ca +2, Mg +2, Li +, Sr +2, Mn +2, Fe +2 Ανιόντα: Cl -, HCO - 3, SO 2-4, F -, Br - ελ. 31

34 Χωρίσ φορτίο : SiO 2, As, B, NH 3 Τα γεωκερμικά νερά, λοιπόν ταξινομοφνται ςφμφωνα με το επικρατζςτερο ανιόν. Ο πιο ςυνθκιςμζνοσ τφποσ γεωκερμικϊν ρευςτϊν περιζχει χλωριόντα, με ςυγκεντρϊςεισ που φτάνουν τα mg/l. Άλλα είναι πλοφςια ςε κειικά ιόντα, ανκρακικά ιόντα, κειικά και χλωριόντα. Άλλα κφρια ςυςτατικά που βρίςκονται ςτθν υγρι φάςθ των γεωκερμικϊν ρευςτϊν είναι το νάτριο, το κάλιο, το μαγνιςιο, το αςβζςτιο, το διοξείδιο του πυριτίου, το φκόριο και το βόριο. Μζςω αυτϊν είναι δυνατόσ ο προςδιοριςμόσ τθσ προζλευςθσ των ςτοιχείων. Ζτςι, για παράδειγμα, το αςβζςτιο προζρχεται από ανκρακικά πετρϊματα ι μάρμαρα, όπωσ ακόμθ κι από αςβεςτονατριοφχουσ αςτρίουσ, τθ γφψο, τουσ πυροξζνουσ, τισ αμφιβόλουσ. Το μαγνιςιο απαντάται ςτον ολιβίνθ, μαγνθςίτθ, δολομίτθ και τουσ χλωρίτεσ. Τα αλκάλια (Na και K) ςυνδζουν τθν παρουςία τουσ με τουσ αςτρίουσ. Το μεν νάτριο βρίςκεται ςτον αλβίτθ, το δε κάλιο ςτο ορκόκλαςτο και ςτον μικροκλινι. Το Na απαντάται ςτισ νατριοφχεσ αμφιβόλουσ (γλαυκοφανι) και ςτον αλίτθ και το Κ ςτον ςυλβίνθ. Στα νερά, ο ςίδθροσ ςυναντάται με τθ διςκενι και τθν τριςκενι μορφι του. Ρροζρχεται από μαγματικά πετρϊματα, οξείδια (αιματίτθ, λειμωνίτθ), κειοφχα και ανκρακικά ορυκτά (ςιδθρίτθσ). Κφρια προζλευςθ του χλωρίου είναι τα ιηθματογενι πετρϊματα, που περιζχουν αργιλικά ορυκτά καλάςςιασ γζνεςθσ, κακϊσ και οι εβαπορίτεσ (Καλλζργθσ, 2000). Ευνόθτο ότι θ παρουςία του χλωρίου δικαιολογείται όταν θ τροφοδοςία του ταμιευτιρα γίνεται με καλαςςινό νερό. ελ. 32

35 ii. Ταξινόμηςη Γεωθερμικών νερών Διάφορα ςυςτιματα ζχουν καταςκευαςτεί για τθν ταξινόμθςθ και τθν ομαδοποίθςθ των νερϊν ςφμφωνα με τον χθμιςμό τουσ. Ωςτόςο ςιμερα χρθςιμοποιοφνται δφο τφποι διαγραμμάτων, κυρίωσ, αυτά του Piper και του Durov (Καλλζργθσ, 2000). Στο διάγραμμα Piper απεικονίηονται οι ςχετικζσ ςυγκεντρϊςεισ των κφριων ανιόντων και κατιόντων του ρευςτοφ ςε %. Καταςκευάηονται ξεχωριςτά τρίγωνα για τα ανιόντα και τα κατιόντα λαμβάνοντασ ζτςι για κάκε χθμικι ανάλυςθ δφο ςθμεία, που προβάλλονται με παράλλθλθ μετατόπιςθ ςτισ εξωτερικζσ πλευρζσ των τριγϊνων (Καλλζργθσ, 2000). Το διάγραμμα Durov αποτελεί μία τροποποίθςθ των διαγραμμάτων Piper. Αναπτφχκθκε από τθ Σοβιετικι Σχολι και για τθν καταςκευι του προβάλλονται ςε χωριςτά τρίγωνα τα ανιόντα και τα κατιόντα ςε meq%. Ακολουκεί θ προζκταςθ των κάκετων ςτισ βάςεισ των ιςοπλεφρων τριγϊνων που ξεκινοφν από τα ςθμεία, που παριςτάνουν τθν % περιεκτικότθτα του νεροφ ςε ανιόντα και κατιόντα και τζμνονται ςε ζνα ςθμείο, που παριςτάνει τθν κφρια ιοντικι ςυγκζντρωςθ % ςτο νερό. Από το ςθμείο αυτό προεκτείνονται ςτα δφο ορκογϊνια (Καλλζργθσ, 2000). ελ. 33

36 6. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Τα ςτάδια που ακολουκικθκαν για τθ ςυγκεκριμζνθ εργαςία περιλαμβάνουν: Υπαίκρια εργαςία και δειγματολθψία κερμϊν νερϊν από 5 γεωτριςεισ. Χθμικζσ αναλφςεισ των δειγμάτων νεροφ. Αξιολόγθςθ αποτελεςμάτων και χαρακτθριςμόσ των νερϊν. Ρρόταςθ για αξιοποίθςθ. i. Υπαίθρια Εργαςία Για τθ μελζτθ των δφο γεωκερμικϊν πεδίων πραγματοποιικθκε δειγματολθψία από 5 γεωκερμικζσ γεωτριςεισ (Γ1, Γ2, Γ3, οι οποίεσ βρίςκονται ςτθν περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ και ΓΝ9, ΓΝ15 ςτθν περιοχι του Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων). Δεν ιταν δυνατι θ λιψθ περιςςότερων δειγμάτων, κακϊσ κάποιεσ γεωτριςεισ ιταν ςφραγιςμζνεσ. Για τθ λιψθ των δειγμάτων χρθςιμοποιικθκαν ειδικά μπουκάλια πολυαικυλενίου, ϊςτε να αποφευχκεί θ διατάραξθ των ςυγκεντρϊςεων ςυγκεκριμζνων ςτοιχείων. Ξεπλφκθκαν καλά με αποςταγμζνο νερό και νερό τθσ γεϊτρθςθσ και ςφραγίςτθκαν με τζτοιο τρόπο, ϊςτε να μθν εγκλωβιςτεί ατμοςφαιρικόσ αζρασ. Για τθν εκτίμθςθ του πεδίου διεξάχκθκαν επί τόπου μετριςεισ των αςτακϊν παραμζτρων, οι οποίεσ περιελάμβαναν: κερμοκραςία, θλεκτρικι αγωγιμότθτα, δυναμικό οξειδοαναγωγισ, αλκαλικότθτα και ph. ελ. 34

37 Σχ. 9: Θζςεισ των Γεωτριςεων δειγματολθψίασ ςτθν Νζα Κεςςάνθ Σχ. 10: Θζςεισ των Γεωτριςεων δειγματολθψίασ ςτο Νζο Εράςμιο. ελ. 35

38 Ζτςι: Για ηην εκηίμηζη ηος δςναμικού οξειδοαναγωγήρ σπηζιμοποιήθηκε η θοπηηή ζςζκεςή Consort C535 Για ηον πποζδιοπιζμό ηος ph, ηηρ θεπμοκπαζίαρ και ηηρ ηλεκηπικήρ αγωγιμόηηηαρ η ζςζκεςή YSI 63 Για τον υπολογιςμό τθσ αλκαλικότθτασ χρθςιμοποιικθκε θ μζκοδοσ τιτλοδότθςθσ Hach. ii. Εργαςτηριακοί Προςδιοριςμοί και Αναλύςεισ Πλεσ οι χθμικζσ αναλφςεισ νεροφ πραγματοποιικθκαν αποκλειςτικά με τον εργαςτθριακό εξοπλιςμό, που διακζτει το Εργαςτιριο Υδρογεωλογίασ του τμιματοσ Γεωλογίασ του Ρανεπιςτθμίου Ρατρϊν. Τα δείγματα φυλάχκθκαν και μεταφζρκθκαν με ψυγείο ςτο εργαςτιριο, με ςκοπό να υπολογιςτοφν οι φυςικοχθμικζσ παράμετροι. Τα χλωριόντα προςδιορίςτθκαν με τθ μζκοδο τιτλοδότθςθσ Hach. Τα νιτρικά, νιτρϊδθ, αμμωνιακά ιόντα, ο φϊςφοροσ και το διοξείδιο του πυριτίου προςδιορίςτθκαν με τθ μζκοδο φαςματοφωτομετρίασ μοριακισ απορρόφθςθσ με φαςματοφωτόμετρο Hach. Τα ιόντα Αςβεςτίου, Μαγνθςίου, Καλίου και Νατρίου μετρικθκαν με τθ μζκοδο τθσ φαςματοφωτομετρίασ ατομικισ απορρόφθςθσ, ςε φαςματοφωτόμετρο GBC AVANTA. Θ επεξεργαςία των αποτελεςμάτων των χθμικϊν αναλφςεων ζγινε με το πρόγραμμα Aquachem. Οι ςυγκεντρϊςεισ των ανιόντων και κατιόντων προβλικθκαν ςε διαγράμματα Piper και Durov. ελ. 36

39 7. ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΑ-ΠΟΡΙΜΑΣΑ i. Αποτελέςματα Ραρακάτω παρατίκενται πίνακεσ με τουσ εργαςτθριακοφσ προςδιοριςμοφσ των δειγμάτων των γεωτριςεων από τα γεωκερμικά πεδία Νζασ Κεςςάνθσ (Γ1, Γ2 και Γ3) και Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων(θ ΓΝ9 και ΓΝ15) του Νομοφ Ξάνκθσ. Οι χθμικζσ αναλφςεισ των γεωκερμικϊν ρευςτϊν βοθκοφν ςτο χαρακτθριςμό του νεροφ, ςτθν εκτίμθςθ τθσ προζλευςθσ των ςτοιχείων και ςτθν δυνατότθτα εκμετάλλευςθσ των γεωκερμικϊν πεδίων. Σταθμόs χ y Βάθοσ(m) Θ( ο C) Eh(my) Γ1 N 41 01' 20.1" E 25 03' 04.2" ,5 548 Γ2 N 41 01' 01.7" E 25 03' 05.3" ,5 18 Γ3 N 41 01' 04.7" E 25 03' 00.9" ,7 - ΓΝ9 N 40 55' 23.5" E 24 50' 44.5" ΓΝ15 N 40 55' 01.3" E 24 50' 11.2" ,5 240 Σταθμόs ph cond Alkalinity Ca Mg Na K HCO - 3 (25oC) μs/cm mg/l CaCO3 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Γ1 6, ,75 20, ,4 1390,8 Γ2 6, , ,2 1373,72 Γ3 6, , ,4 1399,34 ΓΝ9 6, ,6 2, ,6 95,16 ΓΝ15 8, ,22 208,62 ελ. 37

40 Σταθμόs Cl NO 3 NO 2 NH 4 P SiO 2 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Γ1 11,9 28 0, ,066 41,2 Γ2 6,3 41 0, ,219 45,9 Γ3 7,6 39 0, ,113 25,5 ΓΝ , ,075 66,9 ΓΝ , , Σταθμόs Ca Mg Na K meq/l meq/l meq/l meq/l Γ1 6,823 1,706 66,464 1,467 Γ2 6,724 1,645 67,160 1,462 Γ3 6,424 1,563 67,508 1,519 ΓΝ9 14,501 0, , , ΓΝ15 0, , , Σταθμόs SummeK Σύνολο κατιόντων HCO3 Cl NO3 SummeA TDI Σύνολο Ανιόντων meq/l meq/l meq/l meq/l meq/l Γ1 76,463 22,8 0,335 0, , ,050 Γ2 76,992 22,52 0,177 0, , ,351 Γ3 77,014 22,94 0,214 0, , ,798 ΓΝ9 100,987 1,56 131,441 0, ,01 234,005 ΓΝ15 20,192 3,42 5,359 0,0322 8, ,0037 Ρίνακασ 1: Χθμικζσ Αναλφςεισ δειγμάτων από τα γεωκερμικά πεδία Νζασ Κεςςάνθσ και Νζου Εραςμίου- Μαγγάνων. ελ. 38

41 Σχ. 11 : Διάγραμμα Piper για τα δείγματα από τισ γεωτριςεισ των γεωκερμικϊν πεδίων Νζασ Κεςςάνθσ και Νζου Εραςμίου-Μαγγάνων, που καταςκευάςτθκε μζςω του προγράμματοσ Aquachem. ελ. 39

42 Σσ. 12 : Διάγπαμμα Durov για ηα δείγμαηα από ηιρ γεωηπήζειρ ηων γεωθεπμικών πεδίων Νέαρ Κεζζάνηρ και Νέος Επαζμίος-Μαγγάνων, πος καηαζκεςάζηηκε μέζω ηος ππογπάμμαηορ Aquachem. ελ. 40

43 ii. Πορίςματα Οι χαρακτθριςμοί των νερϊν προκφπτουν από τθν επεξεργαςία των δεδομζνων των αναλφςεων με το πρόγραμμα Aquachem. Ραρατθρικθκε ότι οι γεωτριςεισ Γ1, Γ2 και Γ3 παρουςιάηουν τον ίδιο χθμικό χαρακτιρα, Να-HCO 3. Οι γεωτριςεισ ΓΝ9 και ΓΝ15, αντίκετα παρουςιάηουν Na-Ca- HCO 3 και Na-Cl-HCO 3, αντίςτοιχα (Ρίνακασ 2) Γεωτρήςεισ Χαρακτηριςμόσ Γ1 Na-HCO 3 Γ2 Na-HCO 3 Γ3 Na-HCO 3 ΓΝ9 Na-Ca-HCO 3 ΓΝ15 Na-Cl-HCO 3 Ρίνακασ 2: Χαρακτθριςμόσ του Νεροφ των Γεωτριςεων όςον αφορά ςτθ χθμικι ςφςταςθ τουσ. Ρρζπει να ςθμειωκεί πωσ τα νερά από τισ γεωτριςεισ Γ1, Γ2, Γ3, ΓΝ9 παρουςιάηουν ph που κυμαίνεται από 6,3 ζωσ 6,8, οπότε μποροφν να χαρακτθριςτοφν ελαφρϊσ όξινα ζωσ ουδζτερα. Αντίκετα, τα νερά τθσ γεϊτρθςθσ ΓΝ15 παρουςιάηουν ph 8,2, επομζνωσ μποροφν να χαρακτθριςτοφν ωσ αλκαλικά. Από τον προςδιοριςμό των ςυγκεντρϊςεων των ςτοιχείων είναι δυνατι θ εκτίμθςθ τθσ προζλευςθσ τουσ. Ζτςι το SiO 2 προζρχεται κυρίωσ από αςτρίουσ, ςιδθρομαγνθςιοφχα και αργιλικά ορυκτά. Θ ςυνθκιςμζνθ ςυγκζντρωςθ είναι μικρότερθ των 30 mg/l. Τα νερά των γεωτριςεων Γ1, Γ2 και ΓΝ9 παρουςιάηουν τιμζσ διοξειδίου του πυριτίου υψθλότερεσ από τισ ςυνικεισ. ελ. 41

44 Το Ca προζρχεται από αμφιβόλουσ, αςτρίουσ, πυροξζνουσ, γφψο, αςβεςτίτθ, δολομίτθ και αργιλικά. Συνθκζςτερα, παρουςιάηει τιμζσ που κυμαίνονται από 10 ζωσ 100 mg/l (Καλλζργθσ, 2000). ευςτά με υψθλι περιεκτικότθτα ςε άλατα μπορεί να περιζχουν μζχρι και mg/l. Από τουσ υπολογιςμοφσ προζκυψε το ςυμπζραςμα ότι τα νερά όλων των γεωτριςεων εκτόσ από τθσ ΓΝ15 παρουςιάηουν τιμζσ ανϊτερεσ των 100 mg/l. Το Mg προζρχεται από αμφιβόλουσ, ολιβίνθ, πυροξζνουσ, δολομίτθ, μαγνθςίτθ και αργιλικά ορυκτά. Γενικά, τα νερά περιζχουν λιγότερο από 50 mg/l εκτόσ από τα καλαςςινά, όπου οι τιμζσ αγγίηουν τα 1000 mg/l (Καλλζργθσ, 2000). Στθν περίπτωςθ των ρευςτϊν που μελετικθκαν, κανζνα δείγμα δεν ξεπζραςε τα 50 mg/l ςε μαγνιςιο. Το Na προζρχεται από αμφιβόλουσ, αργιλικά ορυκτά και εβαπορίτεσ. Γενικά, οι τιμζσ είναι κατϊτερεσ από 200 mg/l (Καλλζργθσ, 2000). Οι προςδιοριςμοί ζδειξαν πωσ όλα τα δείγματα παρουςιάηουν ςυγκεντρϊςεισ υψθλότερεσ από 200 mg/l. Το Κ προζρχεται από αςτρίουσ, αςτριοειδι, αργιλικά ορυκτά και κάποιουσ μαρμαρυγίεσ. Συνικωσ, οι τιμζσ των ςυγκεντρϊςεων δεν ξεπερνοφν τα 10 mg/l, ενϊ ςτο αλμόλοιπο αγγίηει τισ mg/l (Καλλζργθσ, 2000). Από τα δείγματα των πεδίων μελζτθσ, μόνο θ γεϊτρθςθ ΓΝ15 παρουςιάηει τιμι κατϊτερθ των 10 mg/l. Θ διςςανκρακικι ρίηα προζρχεται από δολομίτεσ και αςβεςτόλικουσ. Γενικά, οι ςυγκεντρϊςεισ είναι χαμθλότερεσ των 500 mg/l (Καλλζργθσ, 2000). Από τα αναλυκζντα δείγματα, μόνο αυτά των γεωτριςεων ΓΝ9 και ΓΝ15 παρουςιάηουν τιμζσ <500 mg/l. Τα υπόλοιπα εμφανίηουν ελ. 42

45 ςυγκεντρϊςεισ ανϊτερεσ των 1000 mg/l, οπότε ανικουν ςτθν κατθγορία των οξυανκρακικϊν νερϊν. Θ κφρια προζλευςθ του Cl είναι από ιηθματογενι πετρϊματα και εβαπορίτεσ και δευτερευόντωσ από μαγματικά πετρϊματα. Σε υγρζσ περιοχζσ δεν ξεπερνά τα 10 mg/l, ενϊ ςε ξθρζσ υπερβαίνει τα 1000 mg/l (Καλλζργθσ, 2000). Ρολφ ανϊτερεσ ςυγκεντρϊςεισ από 10 mg/l ςε χλϊριο παρουςιάηουν τα δείγματα των γεωτριςεων ΓΝ9 και ΓΝ15. Θ νιτρικι ρίηα προζρχεται από τθν ατμόςφαιρα, τθ χλωρίδα κακϊσ και από τα περιττϊματα τθσ πανίδασ (Καλλζργθσ, 2000). Γενικά, οι ςυγκεντρϊςεισ είναι μικρότερεσ από 10 mg/l, κάτι που ακολουκείται μόνο από τα δείγματα των ΓΝ9 και ΓΝ15. Από τθν ερμθνεία του διαγράμματοσ Durov, προκφπτουν ςυμπεράςματα ωσ προσ τα επικρατοφντα ιόντα ςτο δείγμα κάκε γεϊτρθςθσ. Ζτςι, επικρατοφντα ιόντα ςτο δείγμα τθσ Γ1 είναι το Na + - και το HCO 3 και πικανά προζρχονται από ιοντοανταλλαγι. Αντίκετα, ςτα δείγματα των Γ2 και Γ3 δεν υπάρχουν επικρατοφντα ιόντα, οπότε ανικουν πικανά ςτθν κατθγορία των νερϊν που προζρχονται από μείξθ. Τζλοσ, τα δείγματα των ΓΝ9 και ΓΝ15 παρουςιάηουν ωσ επικρατοφντα ιόντα το Na + και Cl -. Ρροκειμζνου να καταςτεί δυνατι θ εκτίμθςθ τθσ κερμοκραςίασ του γεωκερμικοφ ταμιευτιρα ςε κάποιο βάκοσ, ζγινε εφαρμογι κάποιων γεωκερμομζτρων: SiO 2, Na/K, Κ/Mg Γεωθερμόμετρο του SiO 2 : Xρθςιμοποιικθκε θ εξίςωςθ t=[1309/(5,19-logsio 2) ] (Fournier, 1981) για κερμοκραςίεσ από 25 ζωσ 250 o C. Οι ςυγκεντρϊςεισ του SiO 2 εκφράηονται ςε mg/l (Μπιρμπίλθ, 2003). Το γεωκερμόμετρο αυτό ζδωςε ελ. 43

46 κερμοκραςίεσ που κυμαίνονται από 72 o C ζωσ 97 o C για τθν περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ και από 71 ζωσ 115 o C για τθν περιοχι Νζου Εραςμίου- Μαγγάνων. Γεωθερμόμετρο του Na/K: Επιλζχτθκε θ εξίςωςθ t= 1217/[log(Na/K)+1.483]-273,15 (Fournier, 1979). Οι ςυγκεντρϊςεισ των ςτοιχείων νατρίου και καλίου εκφράηονται ςε mg/l. Για τθν περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ ζδωςε κερμοκραςίεσ που κυμαίνονται από 143 o C ζωσ 146 o C και για αυτι του Νζου Εραςμίου- Μαγγάνων από 72 o C ζωσ 103 o C. Οι κερμοκραςίεσ για τθν περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ είναι υψθλότερεσ από τισ εκτιμιςεισ με το γεωκερμόμετρο του SiO 2. Δεν κεωρείται αξιόπιςτο για γεωκερμικά ρευςτά HCO 3 τφπου λόγω των υψθλϊν περιεκτικοτιτων ςε CO 2 και του όξινου ph (Μπιρμπίλθ, 2003). Γεωθερμόμετρο Κ/Mg: Χρθςιμοποιικθκε θ εξίςωςθ t= 4410[13,95-log(K 2 /Mg)] (Giggenbach, 1983). Οι ςυγκεντρϊςεισ του καλίου και του μαγνθςίου εκφράηονται ςε mg/l. Οι κερμοκραςίεσ που ζδωςε αυτό το γεωκερμόμετρο για τθν περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ κυμαίνονται από 102 ζωσ 104 o C. Για το Νζο Εράςμιο ζγινε εφαρμογι μόνο ςτο δείγμα τθσ γεϊτρθςθσ ΓΝ9 και θ κερμοκραςία που ζδωςε αγγίηει τουσ 120 o C. Από τα γεωκερμόμετρα που χρθςιμοποιικθκαν κανζνα δεν κεωρείται αξιόπιςτο. Ακολουκοφν διαγράμματα που απεικονίηουν τισ εκτιμϊμενεσ κερμοκραςίεσ ςτον ταμιευτιρα ςφμφωνα με τισ χθμικζσ αναλφςεισ των νερϊν, που παραλιφκθκαν από τθν επιφάνεια. ελ. 44

47 Θ C το ςτόμιο Θ C το ςτόμιο Θ C το ςτόμιο Γεωθερμία ςτον Νομό Ξάνθησ SiO 2 Νa/K Γ3 ΓΝ15 Γ1 Γ2 ΓΝ ΓΝ15 ΓΝ9 Γ2 Γ Γ3 Θ C Σαμιευτήρα (εκτιμώμενο) Θ C Σαμιευτήρα (εκτιμώμενο) K/Mg Γ1 Γ2 Γ3 ΓΝ Θ C Σαμιευτήρα (εκτιμώμενο) Σσ. 13: Γπαθικέρ Αναπαπαζηάζειρ ηων εκηιμώμενων θεπμοκπαζιών ηων ηαμιεςηήπων με ηη σπήζη γεωθεπμόμεηπων ζηην πεπιοσή ηηρ Νέαρ Κεζζάνηρ και ηος Νέος Επαζμίος-Μαγγάνων. Page 45

48 iii. Συζήτηςη (i) Για τθν αξιοποίθςθ γεωκερμικϊν πεδίων χαμθλισ ενκαλπίασ εφαρμόηονται άμεςεσ χριςεισ. Αυτζσ αφοροφν τθ κζρμανςθ χϊρων, τθ κζρμανςθ κερμοκθπίων, τθν ξιρανςθ αγροτικϊν προϊόντων, βιομθχανικζσ χριςεισ, εγκαταςτάςεισ λουτρϊν και κολυμβθτθρίων, τιξθ χιονιοφ, αντιπαγετικι προςταςία λιμνϊν. Το μεγαλφτερο μζροσ των χριςεων τθσ γεωκερμικισ ενζργειασ παγκοςμίωσ απευκφνεται ςτισ αντλίεσ κερμότθτασ (34.80%), λουτροκεραπεία (26.2%), κζρμανςθ χϊρων (21.63%). Ακολουκεί θ κζρμανςθ κερμοκθπίων (8.22%), οι υδατοκαλλιζργιεσ (3.93%) και οι βιομθχανικζσ χριςεισ (3.13%) (Lund, Freeston, 2001) Οι εγκαταςτάςεισ κζρμανςθσ κερμοκθπίων διακρίνονται ςε κζρμανςθ εδάφουσ, κζρμανςθ πάνω από το ζδαφοσ, κζρμανςθ αζρα με φυςικι μετάδοςθ, κζρμανςθ αζρα με ενιςχυμζνθ μετάδοςθ (Μπιρμπίλθ, 2003). Οι χριςεισ αυτζσ μποροφν να υποςτθριχτοφν και από τα δφο μελετϊμενα πεδία. Συνεπϊσ, θ γεωκερμία ζχει τθ δυνατότθτα να ςυνειςφζρει ςθμαντικά ςτθ δθμιουργία μιασ ςφγχρονθσ, ανταγωνιςτικισ και ελπιδοφόρασ γεωργίασ, που κα ςυγκρατιςει τον πλθκυςμό ςτθν φπαικρο. Αυτό προχποκζτει τθν κζςπιςθ κανόνων ςφγχρονθσ διαχείριςθσ (management), οι οποίοι κα πρζπει να ακολουκοφνται επακριβϊσ για τθν ορκολογικι αξιοποίθςθ των γεωκερμικϊν πεδίων προκειμζνου να επιτευχκοφν τα μζγιςτα οφζλθ. Για το λόγο αυτό ςυηθτείται από το 1988 ζωσ ςιμερα, θ δθμιουργία ενόσ Φορζα Διαχείριςθσ των Ηεςτϊν Νερϊν ςε ςυνεργαςία με το Κράτοσ. Ραράλλθλα ελ. 46

49 θ προςζλευςθ νζων επενδυτϊν μπορεί να ςυνδράμει ςτθ γενικότερθ κοινωνικι, οικονομικι και πολιτιςτικι ανάπτυξθ αυτϊν των περιοχϊν (Φυτίκασ και Αρβανίτθσ, 2007). Φωτ. 3: Γεωκερμικι γεϊτρθςθ ςτθν περιοχι τθσ Νζασ Κεςςάνθσ Το πεδίο τθσ Νζασ Κεςςάνθσ αξιοποιικθκε ςτο παρελκόν για τον ιαματικό τουριςμό ςτα λουτρά τθσ Ροταμιάσ και τθν αντιπαγετικι προςταςία του περάςματοσ των ψαριϊν από το ςτόμιο ςφνδεςθσ τθσ Λίμνθσ Βιςτωνίδασ και Θρακικοφ Ρελάγουσ κατά τθ χειμερινι περίοδο, με ςκοπό τθν επιβίωςθ των ευρφαλων ψαριϊν κάτω από ακραίεσ καιρικζσ ςυνκικεσ και τθν αποφυγι ςοβαρισ επιβάρυνςθσ του οικοςυςτιματοσ από τουσ μαηικοφσ κανάτουσ. Οι μεγάλεσ ςυγκεντρϊςεισ των ρευςτϊν ςε H 2 S ευκφνονται για τθν καταςτροφι των γεωτριςεων. Ακόμθ ςτθ δεκαετία του 90 είχαν ελ. 47

50 καταςκευαςτεί γεωτριςεισ επανειςαγωγισ των ρευςτϊν, ωςτόςο λόγω των ατυχϊν μιςκϊςεων και τθσ ζλλειψθσ επενδυτικοφ ενδιαφζροντοσ προκλικθκαν εκτεταμζνεσ καταςτροφζσ ςτον μθχανολογικό εξοπλιςμό (Γεωργιάδθσ, 2010). Ραρόλο που ο Νομόσ Ξάνκθσ αποτελεί τθν πιο πολλά υποςχόμενθ περιοχι τθσ Ελλάδασ ςτθν αξιοποίθςθ τθσ γεωκερμικισ ενζργειασ χαμθλισ ενκαλπίασ, είναι προφανισ θ απουςία κερμοκθπιακϊν μονάδων, πικανά λόγω αποτυχθμζνων προςπακειϊν ςτο παρελκόν και ζλλειψθσ εμπειρίασ (Γεωργιάδθσ, 2010). Αντίκετα το πεδίο του Νζου Εραςμίου αξιοποιικθκε μόνο για τθν καλλιζργεια αγροτικϊν προϊόντων και ςυγκεκριμζνα ςπαραγγιϊν και για τθν αντιπαγετικι προςταςία μικρϊν ιχκυογενετικϊν ςτακμϊν. Σε αυτιν τθν περίπτωςθ γεωκερμικά ρευςτά κερμοκραςίασ 60 o C μεταφζρονται 4,5 km μακριά μζςω μονωμζνων πλαςτικϊν ςωλινων τφπου HDPE. Ρριν το νερό ειςαχκεί ςτισ λίμνεσ αναμιγνφεται με καλαςςινό νερό αποκτϊντασ με τον τρόπο αυτό κερμοκραςία 30 o C. Με τθν εκμετάλλευςθ τθσ γεωκερμικισ ενζργειασ προςτάτευκθκαν οι ςτακμοί του Νζου Εραςμίου από τον παγετό κατά τισ χειμερινζσ περιόδουσ 2001, 2002, 2003 (Andritsos et al., 2011) Ζτςι, ζχει προτακεί θ καταςκευι μεγάλων κερμοκθπιακϊν μονάδων, θ κζρμανςθ των δθμόςιων κτθρίων, κακϊσ και των οικιςμϊν ςτα γεωκερμικά πεδία και πλθςίον αυτϊν ϊςτε ο Νομόσ Ξάνκθσ να ακολουκιςει τθν Ρράςινθ Ανάπτυξθ (Φυτίκασ και Αρβανίτθσ, 2007, Γεωργιάδθσ, 2010). ελ. 48

51 Φωτ. 4: Γεωκερμικι γεϊτρθςθ ςτθν περιοχι Νζου Εραςμίου, χριςθ για κζρμανςθ κερμοκθπίων. iv. Συζήτηςη (ii) Από τισ χθμικζσ αναλφςεισ προκφπτουν κάποια ςυμπεράςματα ςχετικά με τισ πικανζσ εφαρμογζσ τθσ γεωκερμίασ ςτθ ςυγκεκριμζνθ περιοχι. Αρχικά για τθ χριςθ του νεροφ ακολουκείται θ Ευρωπαϊκι Οδθγία και οι δθμοςιεφςεισ του Φφλλου Εφθμερίδασ τθσ Κυβερνιςεωσ. Σφμφωνα με τθν Ε.Ε. και το υπ αρικμόν 98/83/ΕC του 1998 και του Φ.Ε.Κ. 1082/2001 για να χρθςιμοποιθκεί το νερό ωσ πόςιμο πρζπει οι ςυγκεντρϊςεισ των χθμικϊν ςτοιχείων και ενϊςεων να μθν ξεπερνοφν τα επιτρεπτά όρια και να μθν ζχει ςυγκεκριμζνθ κολότθτα, γεφςθ και οςμι. Καμία από τισ ελ. 49

52 γεωτριςεισ των πεδίων δεν μπορεί να χρθςιμοποιθκεί για τζτοιο ςκοπό κακϊσ το Na υπερβαίνει το ανϊτατο όριο των 200 mg/l. Πςον αφορά ςτθν άρδευςθ, θ επικυμθτι ςυγκζντρωςθ Cl -, όταν το νερό απορροφάται από τισ ρίηεσ των φυτϊν είναι 142 mg/l, ενϊ όταν απορροφάται από τα φφλλα τουσ τότε είναι 106 mg/l. Το HCO3 - δεν προκαλεί κανζνα πρόβλθμα εάν βρίςκεται ςε ςυγκζντρωςθ μικρότερθ των 90 mg/l, ευκφνεται όμωσ για ςοβαρά προβλιματα εάν ξεπερνά τα 520 mg/l (Λαμπράκθσ, 2009). Το ςυμπζραςμα που προκφπτει είναι ότι καμία γεϊτρθςθ των δφο πεδίων δεν είναι δυνατόν να χρθςιμοποιθκεί για άρδευςθ με απευκείασ χοριγθςθ του νεροφ ςτο ζδαφοσ. Ακόμθ, θ ποιότθτα του νεροφ που χρθςιμοποιείται ςτθ βιομθχανία εξαρτάται από τθ χριςθ ςτθν οποία απευκφνεται. Συγκεκριμζνα, το ph που απαιτείται για χριςθ ςε πλυντιρια ροφχων και βυρςοδεψία κυμαίνεται από 6,0 ζωσ 6,8 και για ηυκοποιεία από 6,5 ζωσ 7,0. Για τθ βιομθχανία τθσ ηάχαρθσ ηθτείται το Cl - να μθν υπερβαίνει τα 20 mg/l, ενϊ θ βιομθχανία παραγωγισ χαρτιοφ λευκαςμζνου ι μθ χρειάηεται ςυγκεντρϊςεισ χλωρίου να είναι <200 mg/l, οπότε πικανά μπορεί να αξιοποιθκεί θ γεϊτρθςθ ΓΝ9 (Λαμπράκθσ, 2009). ελ. 50

53 v. Προτάςεισ Ο Νομόσ Ξάνκθσ διακζτει ζνα ςθμαντικό οικοςφςτθμα με ςπάνια είδθ φυτϊν αλλά και πουλιϊν που καταφκάνουν τουσ καλοκαιρινοφσ μινεσ. Θ Λίμνθ τθσ Βιςτωνίδασ, θ περιοχι του Ρόρτο Λάγοσ και θ παραλία του Εραςμίου προςτατεφονται από τθ ςυνκικθ Ramsar 191/1974, κακϊσ κεωροφνται ςθμαντικοί υγροβιότοποι με αποτζλεςμα να απαγορεφεται θ οποιαδιποτε βιομθχανικι δραςτθριότθτα. Ακόμθ οι περιοχζσ τθσ Νζασ Κεςςάνθσ και του Νζου Εραςμίου κεωροφνται περιοχζσ Natura και μάλιςτα υψίςτθσ ςθμαςίασ, όπου επίςθσ απαγορεφεται οποιαδιποτε βιομθχανικι δραςτθριότθτα. Γνωρίηοντασ ωςτόςο τθ φιλικότθτα τθσ γεωκερμικισ ενζργειασ προσ το περιβάλλον, κεωρείται αναγκαία θ επαναδιαμόρφωςθ των όρων των ςυνκθκϊν για τισ ςυγκεκριμζνεσ περιοχζσ, ϊςτε να είναι δυνατι θ αξιοποίθςθ του γεωκερμικοφ δυναμικοφ που κα προάγει το βιοτικό επίπεδο των κατοίκων και τον τουριςμό χωρίσ τθν επιβάρυνςθ του περιβάλλοντοσ. Στο παρελκόν είχε επιχειρθκεί θ ριψθ γεωκερμικϊν ρευςτϊν ςτισ ιχκυοςυλλεκτικζσ εγκαταςτάςεισ δθλαδι ςτισ περιοχζσ εγκλωβιςμοφ των ψαριϊν που κατά τουσ χειμερινοφσ μινεσ κινοφνται από τθ Λίμνθ Βιςτωνίδα προσ το Θρακικό Ρζλαγοσ, με κετικά αποτελζςματα. Θ γεωκερμικι ενζργεια αξιοποιικθκε επίςθσ για τθ κζρμανςθ των νερϊν του ιχκυογενετικοφ ςτακμοφ. Για το ςκοπό αυτό ορφχκθκαν τόςο βακιζσ γεωτριςεισ για τθν άντλθςθ γεωκερμικοφ νεροφ, όςο και επιφανειακζσ για τθν άντλθςθ ψυχροφ νεροφ. Το μοντζλο αξιοποίθςθσ περιελάμβανε τθν εγκατάςταςθ ςυςτιματοσ εναλλακτϊν για τθ μετάδοςθ τθσ ελ. 51