1

1. UVOD

Geotermalni vodonosni sustavi predstavljaju za svaku zemlju veliki gospodarski

potencijal (Slika 1). Stoljećima je poznato korištenje termalnih i termo-mineralnih voda

u lječilišnom i rekreacijskom turizmu, a danas kada potrebe za obnovljivim energetskim

izvorima rastu, u svijetu je prepoznata i njihova energetska važnost. Ono što je za te

sustave interesantno je u kojoj mjeri su to obnovljivi energetski resursi s obzirom na

geološka i hidrogeološka obilježja prostora u kojem se nalaze. Zbog toga se u ovom

radu pristupilo istraživanjima koja su nastojala objediniti sve dosadašnje spoznaje o

geološkim, strukturnim, hidrogeološkim, hidrogeokemijskim i izotopnim istraživanjima

na području četiri geotermalna sustava sjeverozapadne Hrvatske: Stubičke toplice,

Krapinske toplice, Sv.Helena (Šmidhen) i Varaždinske toplice.

Istraživano područje u sjeverozapadnoj Hrvatskoj, nalazi se u perifernom

jugozapadnom dijelu Panonskog bazena s nadmorskom visinom između 140 do 190

m.n.m. U tektonskom smislu ovo područje pripada sinklinali Hrvatskog zagorja i

tektonskim jedinicama dravskog i savskog bazena. Na površini su izložene stijene

gornjeg paleozoika, trijasa, jure, krede, paleogena, neogena i kvartara.(Aničić, 1983;

Šikić 1972; Šimunić, 1982). Na ovom području razlikuju se tri hidrogeološke jedinice:

temeljna formacija središnjeg uzdignutog dijela, plitke kvartarne vode i duboki arteški

bazeni (rijeke Drave i rijeke Save) (Miletić, 1967.). Termalni izvori su povezani s

vodama koje potjeću iz podloge temeljne formacije. Ležišta se sastoje uglavnom od

mezozojskih srednje propusnih karbonatnih stijena dolomita i vapnenaca, a ponajviše

trijaskih. Punjenje geotermalnog sustava odvija se u izdanku depozita od mezozojskih

formacija u tercijarnim i kvartarnim naslagama. Nepropusne tercijarne klastične naslage

ograničile su kretanje vode i uzrokovale njezinu akumulaciju u dubokim

vodonosnicima.

Geokemijska istraživanja koja su provedena u posljednjih petnaestak godina na

području sjeverozapadne Hrvatske obuhvatila su u cijelosti istraživanje geotermalnih

voda te utjecaja podzemnih voda i oborina na njihovo napajanje. Postojeće spoznaje o

geološkim, strukturnim i hidrogeološkim obilježjima hidrogeoloških sustava, Stubičkih,

Sv.Helenskih, Krapinskih i Varaždinskih toplica nadopunjena su geokemijskim i

2

izotopnim istraživanjima. Geokemijskim istraživanjima se na temelju osnovnih ionskih

odnosa ustanovilo porijeklo termalne vode s obzirom na litološki sastav vodonosnika, a

mjerenjem aktivnosti radioaktivnih prirodnih izotopa 3H i 14C, kao i omjera stabilnih

izotopa δ2H/1H, δ18O/16O i δ13C/12C u geotermalnim vodama mogli su se odrediti uvjeti

napajanja vodonosnika i utjecaj recentne infiltacije te ustanoviti postoji li povezanost

geotermalnog vodonosnika s drugim vodonosnicima. Također pomoću radioaktivnih

izotopa 3H i 14C.moglo se odrediti srednje vrijeme zadržavanja vode u geotermalnom

vodonosniku ili tzv. „starost“ vode.

2. POSTANAK I PORIJEKLO GEOTERMALNIH VODA

Termalne vode su vode koje se ubrajaju u ekološko, obnovljivo i čisto prirodno

bogatstvo čije se blagodati iskorištavaju od gornjeg pleistocena do danas. Obzirom na

različite koristi i zadovoljstava koje termalna voda pruža ljudima, ljudi su uz nju

boravili, koristili je i podizali joj spomenike.

Slika 1. Geotermalna elektrana u Phaganu na Filipinima.

3

Zbog vrlo primitivnog načina života, isprva se termalna voda koristila samo za

zaštitu od hladnoće, kasnije su shvatili da se voda može koristiti za liječenje te u druge

svrhe. Posebni ljubitelji termalne vode bili su stari Rimljani, koji su čak i u našim

krajevima gradili kupališta sa hramovima i ostalim pripadajućim objektima kako bi ima

boravak u kupalištima bio što ugodniji. Neke su naše toplice u rimsko doba doživjele

snažan procvat i popularnost. Tome su pridonijele njihova ljekovitost, pogodne

temperature te povoljen geografski položaj. Tada su među njima bile najpopularnije

Varaždinske toplice(Aque Jasae), Daruvarske toplice(Aque Balissae), Topusko( Ad

Fines) te Krapinske toplice (Aque Vitae). Nakon propasti Rimskog Carstva objekti u

Toplicama sjeverne Hrvatske bili su uništeni, jedino su se uspjele sačuvati razvaline u

Varaždinskim toplicama koje je prekrila sedra i tako sačuvala od daljnjeg propadanja.

Slika 2. Geotermalni potencijal Hrvatske

Varaždinske toplice bilu su vrlo aktivne tijekom srednjeg vijeka. Tijekom 19. i

početkom 20. stoljeća postignut je najveći napredak u korištenje termalne vode za

liječenje raznih bolesti. U to vrijeme jako su se razvile Varaždinske, Stubičke,

Krapinske, Tuheljske, Daruvarske, Istarske, Sutinske i Splitske toplice. Zbog napretka

medicinske znanosti i tehnologije danas toplice postupno gube značaj u liječenje raznih

4

bolesti, ali im raste turistički i energetski potencijal. Na slici 2. prikazan je smještaj

najpoznatijih izvorišta termalnih voda u Hrvatskoj.

2.1. POSTANAK TERMALNIH VODA

Prema teoriji bečkog geologa Suess-a (1831-1914) o juvenilnim i vadoznim

vodama, moguća su samo dva osnovna načina postanka i zagrijavanja termalne vode.

Međutim, vremenom se šire spoznaje o porijeklu termalnih voda tako da danas prema

porijeklu razlikujemo pet tipova termalnih voda: juvenilne (vulkanske, djevičanske),

konatne (fosilne), kvartarne (mlade), vadozne i miješane vode. Ono što je pri tome bitno

je da temperatura termalne vode ovisi o njezinom podrijetlu.

2.1.1. Juvenilne geotermalne vode

Vode koje su nastale kondenzacijom vulkanskih plinova i para su vulkanske ili

djevičanske (juvenilne) vode. Na području sjeverne Hrvatske postoji puno izdanaka

magmatskih stijena, zbog toga se pretpostavlja da su termalne vode rezultat

postvulkanskih ekshalacija. Brojni su istraživači pretpostavili da danas termalni izvori

predstavljaju završne faze nekog starog vulkanizma. Glavni zagovornik ideje o

vulkanskom podrijetlu termalnih voda u sjevernoj Hrvatskoj bio je Gorjanović –

Kramberger (1904 a,b,c,d ). On je zaključio da vulkanska aktivnost nije prestala, te da

termalni izvori u Varaždinskim toplicama i u nekoliko toplica u istočnom dijelu

Slovenije predstavlja završnu fazu vulkanskog djelovanja. U Hrvatskom zagorju postoji

13 termalnih izvorišta , prema toj teoriji postoji 13 „vulkanskih ognjišta“ ili „žarišta“

koji se nalaze duboko u litosferi. Prema tome Hrvatsko zagorje bilo bi grotlo velikog

vulkana (površine od 1800 km). Kako bi povezao vulkanska ognjišta u dubini s

termalnim izvorima na površini, Gorjanović-Kramberger je uveo termin termalnih

linija . Termalna linija je duboki rasjed koji služi za probijanje vulkanskih para i plinova

kroz litosferu te za formiranje termalnog izvora na površini. Najbolji primjer djelovanja

vulkanskih ekshalacija vidi se u kamenolomu andezita u Lepoglavi. Prilikom hlađenja

andezita u šupljinama je istaložen poludragi kamen (ahat). Ahat je nastao iz vrućih

otopina , u šupljinama unutar vulkanske kupe, otprilike prije 22,2 milijuna godina.

Poslije „gašenja“ vulkan je bio prekriven gornjo-badenskim sedimentima starim oko

5

16,5 milijuna godina (Šimunić i Šimunić, 1998). Magmatske i metamorfne stijene imaju

veću gustoću od sedimentnih stijena, a time i veću toplinsku vodljivost, te se voda u

njima može brže i jače zagrijati nego u sedimentnima.

Međutim, danas znamo da je pojava juvenilnih geotermalnih voda pretežito

povezana s aktivnim vulkanskim područjima kakve nalazimo na Islandu, Havajima,

Japanu, Novom Zelandu, SAD-u, Meksiku itd.

2.1.2. Vadozne geotermalne vode

Vadozne vode su vode koje su povratne ili meteorske , što znači da se stalno

napajaju s meteorskim, odnosno oborinskim vodama. One su u stalnom kružnom toku.

Prema dužini boravka u podzemlju mogu se razlikovati stare(miocenske) i mlade

(kvartarne) te miješane vode. Pilar (1884) je naš prvi geolog koji je u Daruvarskim

toplicama pretpostavio vadozno porijeklo vode.

Vadozne geotermalne vode su obnovljive geotermalne vode i najčešće su u

prirodi. Naše geotermalne vode su pretežito meteorskog, konatnog ili miješanog

porijekla, a do danas se juvenilni utjecaj niti na jednom mjestu nije dokazao.

2.1.3. Stare konatne (fosilne) vode

U sjevernom dijelu Hrvatske stare fosilne vode pretpostavljaju ostatke

nekadašnjeg Panonskog mora. Prije 16,5 milijuna godina dogodila se prva velika

akumulacija vode. Prilikom marinske transgresije u gornjem badenu preplavila je

područje sjeverne Hrvatske. U mezozojskim vapnencima i dolomitima, nastale su

brojne pukotine i šupljine koje je kasnije ispunila morska voda. Krupnoklastični

sedimenti prvo su akumulirali morsku , a zatim brakičnu vodu. Ti sedimenti se najčešće

izmjenjuju s nepropusnim laporima i glinama, tako su nastali ukliješteni vodonosni

slojevi. Tako akumulirana voda gotovo uvijek sadrži velike količine otopljenih

minerala, soli, para i slično. Ukliješteni vodonosnici se još mogu naći i uz naftna ležišta.

U bušotinama sa starijom fosilnom (miocenskom) vodom, nakon dugogodišnjeg

korištenja, može doći do gubitka tlaka.

6

2.1.4. Mlade (kvartarne) vode

Nakon povlačenja Panonskog mora u podzemlje se dospjele mlade fosilne vode.

Povlačenje Panonskog mora, erozija gornjomiocenskih i pliocenskih naslaga na

području sjeverne Hrvatske događalo se tijekom najgornjeg pliocena i pleistocena (prije

2-3 milijuna godina) (Šimunić i Šimunić, 1987). Sa područja trijaskih dolomita i

badenskih vapnenaca erodirani su sarmatski, panonski i pontski lapori.

2.1.5. Miješane vode

Miješane termomineralne vode su skupina voda koje se nalaze unutar vadoznih

voda. Te vode su nastale miješanjem starijih (miocenskih ) voda koje predstavljaju

ostatke Panonskog mora te mlađih (meteorskih, vadoznih) voda. U slučaju da se stvore

uvjeti koji omogućuju površinsko prihranjivanje vodonosnih slojeva, njihova izdašnost

može biti stalna. Prvo istječe samo miocenska (jako mineralizirana ili slana ), zatim

miješana (mineralna) i na kraju samo pitka (kvartarna) voda.

2.2. KLASIFIKACIJA TERMALNIH VODA PREMA TEMPERATURI

U prvo vrijeme toplina vode termalnih izvora je više privlačila ljude, nego li

potreba za kupanjem, rekreacijom ili liječenjem. Kod nas se izvori termalne te

termomineralne vode koji se koriste za liječenje reumatskih i drugih bolesti nazivaju

toplice. Upotrebljavanjem riječi toplice ili topličica napravljena je i prva klasifikacija

termalnih izvora. Toplice su termalni izvori koji imaju temperaturu preko 300C, a nalaze

se u središnjim dijelovima spuštenih struktura dok topličice imaju temp. 20 – 260C te su

obično vezane uz rubne dijelove sjevernohrvatskih gora. Termalna voda je voda čija je

temperatura viša od srednje godišnje temperature bliže okolice izvorišta. Balneološki

kriterij je voda temperature više od 200C (Miholić, 1952). Miholić je termalna vrela

podijelio na: hipoterme (20-240C), homeoterme (24-380C) i hiperterme ( više od 380C).

Ta podjela se održala do danas uz male preinake. Uz Miholićevu podjelu postoje i

detaljnije podjele termalnih vrela. Vouk(1916) je napravio prvu detaljniju podjelu

termalnih vrela sjeverne Hrvatske na: hladna (hipotermalna do 180C), mlaka

(hiarotermalna 18 -300C ), topla (eutermalna 30 – 400C ), vruća ( akrotermalna 40 -

7

600C ) i kipuća ( hipertermalna 60 -800C ). Novija podjela termalnih vrela autora

KOVAČIĆ i PERICA (1998) na: subtermalne (13-200C ), hipotermalne (20 -300C ),

homeotermalne (30 -380C) i hipertermalne (više od 380C). Osim toplica postoji i velik

broj izvora koji imaju subtermalnu vodu ( 13-20 ) te hladni izvori kao i oni koji sadrže

CO2, H2S, neki drugi plin ili pak imaju povećani sadržaj otopljenih soli i minerala.

2.3. ODREĐIVANJE PORIJEKLA, STAROSTI I UVJETA NAPAJANJA

GEOTERMALNIH VODA

2.3.1. Geokemijski facijes geotermalnih voda

Geotermalne vode koje su se do sada istraživale u svijetu imaju različito

porijeklo s obzirom na doprinose meteorske, konatne ili juvenilne (magmatske) vode

njihovom ukupnom sastavu. Dakle, postoje geotermalne vode pretežito meteorskog

sastava, konatnog (fosilnog) sastava (termo-mineralne vode dubokih potolinskih

prostora ) i juvenilne vode (vode nastale kondenzacijom para i plinova magmatskih

taljevina u dubokim dijelovima litosfere). Najčešće su geotermalne, odnosno termalne i

mineralne vode nastale miješanjem meteorske vode s konatnom i/ili juvenilnom vodom.

Kemijski sastav takvih voda ovisi o sastavu stijena geotermalnog vodonosnika i

pretežitom doprinosu svake pojedine komponente (meteorske, vadozne, juvenilne).

Za određivanje porijekla sastava geotermalnih voda primjenjuju se

hidrogeokemijski pokazatelji. Kao hidrogeokemijski pokazatelji koriste se osnovni

ionski sastav (Ca, Mg, Na, K, SO42-, HCO3

-, Cl-), anioni (Br-, J-, F-), elementi u

tragovima (Si, Li, Cs, Rb, B, As, Hg, Mn) i plinovi (H2S, CO2).

Osnovni litološki sastav geotermalnih vodonosnika određuje se na temelju

glavnih ionskih odnosa, odnosno pretežitog kationskog i anionskog sastava kao i kod

podzemnih voda (Slika 3).

Geotermalni sustavi izgrađeni pretežito od karbonatnih stijena, vapnenaca i

dolomita, sadrže vodu pretežito Ca-HCO3 i CaMg – HCO3 sastava. U podzemnim

vodama iz dubokih potolinskih vodonosnika izgrađenih pretežito od silikatnih stijena

8

raste udio Mg i Na kao produkta njihovog trošenja. Termalne vode vezane za naftna

ležišta pretežito su Na-ClHCO3 do Na-Cl tipa na području Hrvatske (Miletić, 1967).

Slika 3. Prikaz geokemijskih facijesa voda u rombu Piperovog dijagrama

(Deutsch, 1997)

2.3.2. Radioaktivni izotop vodika – 3H

U prirodi tricij nastaje u višim slojevima atmosfere djelovanjem kozmičkog

zračenja, odnosno termalnih neutrona na atome dušika. Tricij ondje postaje sastavni dio

molekule vode te oborinama i atmosferskom vlagom ulazi u hidrološki ciklus.

14N + n → 15N →12C + 3H

Tricij je nestabilan izotop i radioaktivno se raspada uz emisiju β- čestica:

T → β- + 3He

Poluvrijeme raspada tricija T1/2 = 12,36 godina. Koncentracija tricija u vodi izražava se

omjerom tricijevih (T) atoma prema atomima vodika (H), a ta jedinica se naziva

tricijeva jedinica (TU – engl. tritium unit):

9

T/H = 10-18 = 1 TU

Prije nuklearnih pokusa na površini Zemlje prirodna aktivnost tricija u atmosferi

bila je između 4 - 10 TU ovisno o klimi, godišnjem dobu, geografskoj širini, udaljenosti

od mora, količini oborina itd. Nakon serije nuklearnih pokusa na površini Zemlje, 1963.

godine, prirodna aktivnost tricija u atmosferi porasla je za više od 1000 puta iznad

prirodne razine (≈ 6 500 TU), a nakon moratorija na nuklearne pokuse (1963. godina)

aktivnost mu se postupno smanjuje radioaktivnim raspadom i miješanjem s oceanskim

vlažnim masama tako da je danas vrlo bliska prirodnim vrijednostima.

Slika 4. Godišnji težinski srednjaci koncentracije tricija na reprezentativnim

meteorološkim postajama. Vrijednosti su dramatično porasle 1963. godine, a nakon

toga se postupno smanjuju sve do današnjih vrijednosti koje su bliske prirodnoj razini.

Vrijednosti koncentracije tricija su bile uvijek više na sjevernoj hemisferi. (Preuzeto iz

Environmental Isotope Data: World Survey of Isotope Concentration in Precipitation,

vol 1 (1969) i vol. 7 (1983).

Međutim obilježavanje atmosfere i hidrosfere tricijem omogućilo je njegovu

primjenu u meteorološkim, hidrološkim i hidrogeološkim istraživanjima. Najpoznatije

je korištenje tricija kao trasera za određivanje porijekla podzemne vode i određivanje

srednjeg vremena prolaza ili zadržavanja vode (MRT – engl. mean residence time) u

podzemlju do 40 godina. Danas se produkcija tricija pojavljuje blizu nuklearnih

10

postrojenja i ondje se obvezno prati u atmosferi, vodama i vegetaciji blizu izvora

zračenja.

Na aktivnost tricija u oborinama utječe nekoliko čimbenika:

a) Utjecaj godišnjih doba – aktivnost tricija u oborinama se periodički mijenja tokom

godine, tako da se maksimalne koncentracije pojavljuju u kasno proljeće i početkom

ljeta, a minimalne u zimskim mjesecima, zbog izmjena zračnih masa između stratosfere

koja je glavni spremnik tricija i troposfere.

b) Utjecaj geografske širine - koncentracija tricija u oborinama raste od ekvatora prema

polovima u obje hemisfere, a koncentracijski gradijent je veći iznad kontinenata i

izrazitiji na sjevernoj hemisferi.

c) Utjecaj kontinentalnih i zračnih morskih struja - aktivnost tricija u oborinama

uvijek je veća iznad kontinenata nego iznad oceana ili mora kao posljedica razrijeđenja

oborina s vodenom parom iznad oceana, jer u oceanu zbog velike mase vode dolazi do

znatnog razrijeđenja aktivnosti tricija. U većim dubinama oceana voda je gotovo

inaktivna na tricij. Zapažena su i vrlo složena vertikalna miješanja zračnih struja iznad

oceana i kontinenata što je posebno uočljivo u Europi i Sjevernoj Americi, gdje dolazi

do miješanja polarnih zračnih masa relativno visoke koncentracije tricija i morskog

zraka siromašnog tricijem.

Metode koje se temelje na proučavanju ovog izotopa našle su svoju primjenu u

hidrogeologiji za utvrđivanje:

- srednjeg vremena zadržavanja vode u podzemlju do 40 godina, a za to se koriste izotopno-hidrološki modeli,

- intenziteta prihranjivanja podzemnih voda kroz zonu aeracije (tlo, vadozna zona itd.),

- međusobne povezanosti vodonosnika ili vodonosnih slojeva,

- prihranjivanje podzemnih voda iz površinskih akumulacija ili na račun površinskog otjecanja,

- područja napajanja i pražnjenja vodonosnika,

- smjera i brzine toka podzemne vode,

11

- stratificiranosti, odnosno uslojenosti vodonosnika bez obzira da li se radi o podzemnim propusnim područjima ili površinskim prirodnim ili umjetnim jezerima, odnosno akumulacijama.

Za takva istraživanja nužno je poznavanje podataka o vremenskoj raspodjeli

tricija u atmosferi na određenom području, površinski i podzemnim vodama te

hidrološke podatke (količina oborina, izdašnost izvora, efektivna infiltracije, veličina

evaporacije i evapotranspiracije itd.). International Atomic Energy Agency (IAEA) iz

Beča redovito objavljuje podatke o aktivnosti tricija u oborinama na mjestima motrenja

širom svijeta.

U istraživanju potencijala geotermalnih podzemnih voda aktivnost tricija mjeri

se kako bi se ustanovilo aktivno suvremeno napajanje vodonosnika (IAEA, 1995).

2.3.3. Stabilni izotopi kisika i vodika - δ18O i δ2H

Sadržaj navedenih izotopa u prirodnim uvjetima varira zbog procesa

frakcionacije (izotopnog odjeljivanja) izazvanog prilikom promjena agregatnog stanja

vode – kondenzacijom ili evaporacijom. Izotopna frakcionacija ovisi o tlaku vodene

pare, njenom izotopnom sastavu i najviše o temperaturi faznog prijelaza – što je

temperatura niža efekt frakcioniranje veći.

U oborinama vrijednosti δ18O i δ2H ovise o

- nadmorskoj visini – s nadmorskom visinom raste udio lakših izotopa u oborinama (efekt temperature i tlaka),

- geografskoj širini – s porastom geografske širine raste udio lakših izotopa u oborinama,

- udaljenosti od mora (tzv. kontinentalni efekt) – u udaljenošću od mora raste udio lakših izotopa u oborinama,

- godišnjem dobu – ljetne oborine su obogaćene težim izotopima u odnosu na lakše,

- količini oborina – više oborina, više lakših izotopa u kiši,

- evaporaciji – raste udio težih izotopa u oborinama.

12

Izotopni sastav vode izražava se u usporedbi s izotopnim sastavom standardnog

uzorka vode, a to je oceanska voda na dubini > 40 m (SMOW – Standard Mean Ocean

Water). Odstupanje omjera težeg izotopa od lakšeg u uzorku u odnosu na isti omjer u

standardu mjeri se tehnikom masene spektrometrije.

δ18O (‰) = (18O/16Ouzorak /18O/16Ostand) - 1 * 1000 (‰ SMOW)

δ2H (‰) = (2H/1Huzorak /2H/1Hstand) - 1 * 1000 (‰ SMOW)

U oborinama svijeta, ustanovljen je linearni odnos između δ2H i δ18O, a prikazuje se

jednadžbom pravca

δ2H=8 δ18O + 10

koji se naziva globalni pravac meteorske vode (GMWL – Global Meteoric Water

Line).

Za praktičnu primjenu u hidrološkim i hidrogeološkim istraživanjima koristi se

pravac oborinske vode dobiven za točno određeno područje, primjerice nekog sliva ili

područja pri istraživanju geotermalnih voda (LMWL – engl. Local Meteoric Water

Line.

Primjena omjera stabilnih izotopa kisika i vodika u istraživanju geotermalnih

sustava odnosi se na utvrđivanje porijekla voda, područja prihranjivanja i ispitivanja

hidrodinamičkih uvjeta koji vladaju u vodonosnicima. Ustanovljena je linearna

zavisnost između sadržaja stabilnih izotopa kisika i vodika u oborinama i ta činjenica

omogućava bolju ocjenu porijekla voda.

2.3.4. Radioaktivni izotop ugljika 14C (radiocarbon)

U prirodi postoje 3 izotopa ugljika, 12C (čest i stabilan), 13C (rijedak i stabilan) i 14C (vrlo rijedak i radioaktivan), a raspada se u 14N uz emisiju β- čestica. Poluvrijeme

raspada izotopa 14C je 5370 godina.

13

Izotopi ugljika 14C nastaju u višim slojevima atmosfere djelovanjem termalnih

neutrona na atome dušika:

β-

14C → 14N 14N + n → 14C + 1HT

Atomi 14C ondje oksidiraju u ugljični dioksid (CO2), koji se zatim pomiješa s

već postojećim atmosferskim CO2. Asimilacijom se ugrađuje u žive organizme.

U vodi se 14C pojavljuje u otopljenom ugljičnom dioksidu, hidrogenkarbonatima

(HCO3-), i kod voda s pH > 9 u obliku otopljenog karbonat iona (CO3

2-) u TIC-u (engl.

total inorganic carbon – hrv. ukupnom anorganskom ugljiku). Datira se ugljik koji je

sadržan u TIC-u starosti do 40 000 godina. Iako oborinska voda sadrži otopljeni

atmosferski CO2, pa prema tome i 14C atome, radioaktivni ugljik podzemnih voda nije

isključivo tog porijekla. Infiltrirana oborinska voda koja prolazi kroz tlo otapa CO2

biogenog porijekla nastalog raspadom organske materije u tlu ili asimilacijom korijenja

bilja i mikroorganizama. Specifična aktivnost otopljenog biogenog ugljika je teoretski

100% kao i ostalog suvremenog živog svijeta i atmosfere. Otopljeni CO2 djeluje u vodi

na prisutne karbonate kao karbonatna kiselina (H2CO3) prema reakciji:

CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca2+ + 2HCO3-

Otapanjem anorganskih inaktivnih karbonata u tlu koji su stariji od 40000

godina i u njima se 14C već sav raspao (specifična aktivnost im je stoga 0%), dolazi do

smanjenja specifične aktivnosti 14C u vodi. Teoretski prema jednadžbi otapanja

karbonata bi prema stehiometrijskim omjerima početna aktivnost ukupno otopljenog

anorganskog ugljika trebala iznositi 50 %.

Međutim ustanovljeno je da se u nezasićenoj zoni tla i vodonosnika uz

hidrogenkarbonate nalazi i dodatna količina otopljenog CO2, a dolazi i do izotopnih

izmjena ugljikovih atoma između tvari koje sadrže ugljik (npr. karbonati, organska

tvar), tako da je početna aktivnost 14C općenito viša od 50%.

Mjerenja su pokazala da se u različitim područjima na Zemlji vrijednost početne

aktivnosti 14C nalazi u rasponu 65 - 100 % specifične aktivnosti suvremenog ugljika

(pmc – percent of modern carbon).

14

U područjima bez karbonata, alteracijom silikatnih stijena, dakle otapanjem

feldspata i plagioklasa koje je puno sporije od otapanja karbonata, početna aktivnost 14C

iznosi oko 100%. To se tumači činjenicom da je količina otapanja ugljika nastalog tako

sporim otapanjem silikata vrlo mala.

Međutim, ugljik u hidrogenkarbonatima u vodonosnoj sredini može potjecati i iz

drugih izvora, što u konačnici mijenja i specifičnu aktivnost 14C, dakle i starost

otopljenih hidrogenkarbonata. Na primjer, ako u podzemlju ima organske materije,

njenom oksidacijom nastali ugljik, odnosno aktivnost 14C u hidrogenkarbonatima ovise

o starosti te organske materije. Slično, ukoliko u vodonosniku nedostaje kisika, može

doći do redukcije sulfata metanom koji je nastao raspadom organske materije, a

aktivnost 14C tada ovisi o starosti metana.

Za podzemne vode dubokih vodonosnika vrlo je važan utjecaj ugljikovog

dioksida vulkanskog porijekla iz geotermalnih sustava koji potječe iz vapnenaca (i

ostalih stijena koje sadrže ugljik) te ne sadrži 14C. Posljedica toga je smanjenje početne

aktivnosti 14C, odnosno tzv. “starenje ” podzemnih voda (engl. „aging“). Prema tome

početna aktivnost 14C u podzemnim vodama ovisi o prisutnim pedološkim, geološkim,

litološkim, geokemijskim, hidrogeološkim, klimatskim i vegetacijskim obilježjima

istraživanog područja. S obzirom na spomenuta obilježja za određivanje početna

aktivnosti 14C (Ao) koriste se različiti modeli razvijeni na fizikalnom, kemijskom,

izotopnom i fizikalno kemijskom osnovu (Tamersov, Pearsonov, Mookov, Fontes -

Garnierov i Eichengerov model). Zbog vremena poluraspada izotopa 14C, (T1/2 = 5730 ±

40 godina), moguće je izračunati starost ukupno otopljenog anorganskog ugljika, dakle

starost vode do 40 000 godina. Budući da se specifična aktivnost 14C u atmosferi

mijenjala u posljednjih 50 000 godina uslijed različitih utjecaja, npr. promjena

intenziteta sunčevog zračenja, cirkulacije oceana, jakosti magnetskog polja, intenziteta

solarnog vjetra, sunčeve aktivnosti, klime, izgaranje fosilnih goriva i nuklearnih

eksplozija izrađeni su kalibracijski postupci za korekcije tih utjecaja za pojedina

vremenska razdoblja.

15

2.3.5.Stabilni izotop ugljika (δδδδ13C)

U istraživanju porijekla ugljika u vodi od velikog značenja ima određivanje

omjera stabilnog izotopa ugljika (δ13C). Stari marinski karbonati i morska voda imaju

vrijednost δ13C od -1 do 1 ‰, a većina biljaka -26 ± 5‰. Iznimka su neke trave,

žitarice, kukuruz i šećerna trska s δ13C ≈ -12 ± 3%o. U padalinama otopljeni CO2 ima

prosječnu δ13C ≈ - 7 ± 1‰. Na putu kroz tlo do podzemne vode, voda otapa biogeni

CO2 koji ondje nastaje respiracijom bilja i raspadom organske materije. Taj CO2

biogenog porijekla ima isti omjer stabilnih izotopa kao i biljke. Zbog činjenice da je

parcijalni pritisak CO2 mnogo manji od parcijalnog pritiska biogenog CO2, pri otapanju

karbonata mnogo je manji doprinos atmosferskog CO2 od biogenog. Stoga negativnije

vrijednosti omjera znače i veći udio biogenog ugljika,a pozitivnije veći udio

anorganskog ugljika nastalog otapanjem stijena, utjecajem mora ili izotopnom

izmjenom sa atmosferskim CO2.

Starost termalnih voda može se odrediti na temelju vremena poluraspada

prirodnog radioaktivnog izotopa 14C, pomoću kojeg se mogu odrediti starosti do 40 000

godina. Na temelju vremena poluraspada izotopa 3H mogu se datirati mlađe vode

starosti do 40 godina. Obelić (1980) je na temelju analize izotopa 14C utvrdio starost

Stubičkih (10 000 godina) te Sutinskih toplica (20 000 godina). Zbog velikih količina

sedre i tragova fosilnih ljudi u sedrenoj spilji u Varaždinskim toplicama, Šimunić

(1988) je pretpostavio da su to najstarije toplice u panonskom dijelu Hrvatske.

3. GEOLOŠKA I HIDROGEOLOŠKA OBILJEŽJA GEOTERMALNIH

SUSTAVA SJEVEROZAPADNE HRVATSKE – PRIMJER VARAŽDINS KIH,

KRAPINSKIH, STUBI ČKIH i SV. HELENSKIH TOPLICA

Zapažanja prvih geologa bila su da se termalna vrela pojavljuju u nizovima koji

su zvani termalnim linijama. Termalne linije su duboki rasjedi koji se provodili

vulkanske plinove i pare prema površini Zemlje. Linijski raspored termalnih vrela

16

određivao je površinsku trasu rasjeda termalne linije (Slika 5). Istraživano područje

predstavlja rubne dijelove Panonskog bazena s nadmorskim visinama između 140 i 190

m.n.m. Područje pripada sinklinoriju Hrvatskog zagorja i tektonskim jedinicama Savske

i Dravske potoline. Površina terena prekrivena je stijenama starosti od gornjeg

paleozoika, trijasa, jure, kredem paleogena, neogena do kvartara (Šikić i dr., 1972;

Šimunić i dr., 1982).U hidrogeološkom smislu na ovom području razlikuju se tri

jedinice: mezozojske formacije središnjeg uzdignutog gorja, plitki kvartarni vodonosni

horizonti i duboki arteški vodonosnici dravske i savske potoline (Miletić, 1967).

17

16′00″ 16′30″

Slika 5. Raspored termalnih linija na području sjeveorozapadne Hrvatske prema

a) Gorjanović-Krambergeru (1904 b) i b) Miholiću (1940)

LEGENDA:

a) Termalne linije prema Gorjanović –Krambergeru (1904.):

I. Balatonska termalna linija

II. Zona andezita i prašinaca

III. Krapinska termalna linija

IV. Zagorska termalna linija

b) Termalne linije prema Miholi ću (1940.):

1. Prva termalna linija

2. Druga termalna linija

3. Treća termalna linja

4. Četvrta termalna linija.

18

16′00″ 16′30″

Slika 6: Raspored gorskih masiva i antiklinalnih struktura na području sjeverozapadne

Hrvatske

LEGENDA:

Jače izdignuti planinski masivi:

1. Macelj- Ravna gora- Ormožko-selnička antiklinala

2. Koštrun- Kuna gora -Strahinščica-Ivanščica

3. Medvednica- Kalničko gorje

Slabije izdignuti antiklinalni nizovi:

4. Hum na Sutli - Lepoglava -Varaždinske Toplice - Slanje

5. Radoboj - Mađarevo

6. Kumrovec - Strugača - Ljubelj na Kalniku

7. Cesargradsko brdo- Zabok

8. Marija gorica- Stubičke toplice - Hum Šagudovec

9. Podsused – Zelina

19

Termalni izvori istječu iz geotermalnih vodonosnika koji su uglavnom smješteni u

mezozojskim, uglavnom trijaskim dobro propusnim karbonatima, vapnencima i

pretežito dolomitima. Mjesta istjecanja na površini nalaze se duž aktivnih rasjednih

zona (Slika 6, Slika 7 i Slika 8).

Slika 7. Tektonska skica područja sjeverozapadne Hrvatske (prema Šimuniću i

Hećimoviću, 1999)

Legenda:

1. nepropusne stijene paleozoika, mezozoika i tercijara 1. Harina Zlaka 14. Topličica Gotalovec

2. propusne stijene trijasa i g. badena na površini 2. izvor kod marije Bistrice 15. Topličica Mađarevo

3. normalni rasjed 3. Jezerčica 16.Tuheljske toplice

4. reverzni rasjed ili navalaka 4. Krapinske toplice 17. Tuheljske Toplice - bušotina

5. os antiklinale 5. Krapinske toplice – bušotina 18. Varaždinske toplice

6. os sinklinale 6. Križevci – bušotina 19. Vratno-bušotina

7. složeni izdignuti sustavi struktura 7. Kumrovec-bušotina 20. Zelina

8. složeni spušteni sustavi struktura 8. Podečevo 21. Apatovec

9. termalni izvor 9. Stubičke toplice 22. Slanje

10. mineralni izvor 10. Stubičke toplice-bušotina

11. termalna bušotina 11. Sutinske toplice

12. imenovani izvori i bušotine 12. Šemničke toplice

13. Šemničke toplice -bušotina

20

Slika 8: Shematski hidrogeološki profil kroz Hrvatsko zagorje (Medvednica-Ivanščica-

Ravna gora) (prema Šimuniću i Hećimoviću, 1999)

3.1. VARAŽDINSKE TOPLICE

Najpoznatije, najduže korištene i najveće toplice u Hrvatskoj su Varaždinske

toplice. Varaždinske toplice imaju prednost u odnosu na druge toplice zbog velike

izdašnosti (45-50 l/s) i visoke temperature (56,5 -57,5oC) glavnog termalnog izvora te

dobrog geografskog položaja. Povijesno gledano, prema arheološkim podacima

termalni izvori korišteni su od gornjeg pleistocena do danas. Geološka građa te

specifičan tektonski sklop njihove šire okolice pružaju osnovu navedenih pogodnosti.

Termalni izvori se nalaze na tjemenu antiklinale presječene poprečnim i uzdužnim

rasjedom. Termalna voda izbija na površinu iz brečastih i trijaskih dolomita koji su

pokriveni egerskim klastitima.

Zahvaljujući pouzdanim dokazima možemo zaključiti da su ljudi boravili u

okolici termalnih izvora tijekom peliolita (Vuković, 1962; Malez, 1983.). Temeljem

arheoloških istraživanja utvrđeno je da su od I. do III. stoljeća naše ere Toplice koristili

Rimljani i nazvali ih Aque Jasae (Čabrijan, 1966). Toplice su bile uništene prilikom

provale Gota, a obnovio ih je rimski car Konstantin početkom 4.stoljeća. Varaždinske

toplice su u to vrijeme postale značajno kulturno, vjersko i gospodarsko središte.

Ondašnji stupanj izgrađenosti kupališnih objekata i način korištenja termalne vode je

premašio današnji. U kasnijim razdobljima Toplice nisu više dosegle takav stupanj

21

razvitka. Na temelju razvalina može se pretpostaviti da su Toplice nakon propasti

Rimskog Carstva uništene, ali što se s njima zbivalo od Rimljana pa do kraja hrvatskog

kraljestva nije poznato. Za Toplice se ponovno pročulo 1181. godine, kada su za

njihovo vlasništvo sporili grad Varaždin i Zagrebački kaptol. Toplice su do 1945. bile u

vlasništvu Kaptola. Varaždinske toplice danas sadrže dva veća hotela (Terme i

Minerva), dva vanjska bazena i nekoliko unutarnjih te lječilišne objekte Konstantinov

dom i Lovrinu kupelj. Stari geološki podaci pokazuju da su uz glavni termalni izvor,

Klokot, postojala još tri manja. U vrijeme Rimljana termalna voda se koristila u iste

svrhe kao i danas, uz to su toplinsku energiju vode upotrebljavali za grijanje zgrada. Od

1962. godine termalna voda se dobiva iz dviju bušotina. Bušotine se nalaze u blizini

glavnog izvora. Višak toplinske energije se nažalost ne iskorištava, već se termalna

voda hladi u otvorenim bazenima, a zatim se koristi za kupke ili terapije. Višak vode se

razvodi po gradu za potrebe stanovništva, a ostatak nekontrolirano teče u Bednju. 2000.

godine izbušena je tzv.upojna bušotina koja višak vode vraća u podzemlje. To je dokaz

da još uvijek nije pronađeno riješenje za višak termalne vode (MIKLIN et al.,2005).

Na temelju poznavanja geološke građe šire okolice Varaždinskih toplica te

korelacije s bušotinama Šimunić (1988) je projektirao po Hrvatskom zagorju, te je

pretpostavio da se nakupljanje termalne vode odvija na sjevernim padinama Kalničkog

gorja i na istočnim padinama Ivanščice. Podrijetlo i starost geotermalnih voda i sedre na

području Toplica istraživali su Horvatinčić i dr. (1990) na temelju kemijskih analiza.

Oni su dokazali da je najstarija termalna voda iz koje je nastala prva sedra, bila slanija

od današnje i da je voda koja danas izvire starija od 40 000 godina. Izvještaj Baća i

Heraka(1962) je važan za razvoj Varaždinskih toplica. U njemu se ističe da termalna

voda izvire iz tjemena antiklinale.

3.1.1. Kemijska obilježja termalnih voda

Prema Miholićevima analizama termalnu vodu kemijski karakterizira sastav

kacij hidrokarbonat ukupne koncentracije N/ 1000=25,7; Ca 6,3; HCO3 7,2; SO4 2,9.

Ukupan salinitet u 1000 dijelova vode iznosi je 0,7682.

22

Prema kemijskom sastavu termalna voda iz vrela Klokot je najjače

mineralizirana termalna voda u Hrvatskom zagorju i nalazi se na granici termalnih i

termomineralnih voda. Na povećanu koncentraciju minerala u termalnoj vodi mogu

utjecati i geološki faktori. Veliku važnost za mineralizaciju termalne vode može imati i

tzv. toplički rasjed uz kojeg u Apatovcu dolazi do miješanja „fosilnih naftnih voda“ iz

miocenskih naslaga. Važno je za naglasiti da se termalni izvori u Varaždinskim

toplicama i slani izvori kod Slanja nalaze u tjemenu iste antiklinalne strukture.

3.1.2. Podrijetlo i zagrijavanje termalne vode

Voyt(1980) je prvi pretpostavio da se najveći dio vode nakuplja u badenskim

vapnencima (litavcima) na području Ljubelja. Prema Voytovoj zamisli voda se spušta

na dubinu od 1800 m, gdje se uz geotermički stupanj od 30 m zagrijava na 68oC.

Putujući kroz podzemlje voda se obogaćuje vulkanskim parama i plinovima te izvire u

Varaždinskim toplicama. Obzirom da je koristio geološku kartu Hauera, Voyt očito nije

bio geolog. Promaknula mu je činjenica da u bližoj okolici termalnih izvora nema

badenskih vapnenaca, već da voda izvire iz egerskih klastita. Postoji mogućnost da je

uslojenu i šupljikavu sedru kod glavnog izvora zamijenio litavcem. Gorjanović –

Kramberger (1904) ističe da direktan utjecaj na podrijetlo i zagrijavanje vode imaju

„Zona andezita i tufova“ i „Balatonski rasjed“ koji se sijeku u Varaždinskim toplicama.

Litificirani vulkanski pepeo ili tuf pripada sedimentnim stijenama, može biti

taložen daleko od vulkana, te ne može imati utjecaj na zagrijavanje vode. Tuf je

pokazatelj vulkanskih erupcija u blizini Varaždinskih toplica. Miholić (1940) je iznio

prve sumnje o podrijetlu vode u Varaždinskim toplicama. On je na temelju kemijskih

analiza zaključio da su sve termalne vode u Hrvatskom zagorju vadoznog podrijetla.

(1952) je promijenio mišljenje te je slično kao i Voyt pretpostavio da sumporovodik u

vodi Varaždinskih toplica potječe od vulkanske djelatnosti. Šimunić (1988) je otkrio da

su najmlađe magmatske stijene u bližoj okolici Varaždinskih toplica starije od 14,5

milijuna godina. Pošto su odavno ohlađene, u današnje vrijeme ne mogu generirati

plinove i pare koji bi zagrijavali termalnu vodu. Spomenuti autori nisu ni slutili da će

oko 500 metara južno od glavnog izvora biti nabušeni andeziti (vulkanske stijene), ali u

njima ni do 605 m dubine neće biti termalne vode (Dumičić, 1988). Termalna voda u

23

Varaždinskim toplicama je vadoznog porijekla i najvećim dijelom se nakuplja u

trijaskim dolomitima. Samo na sjevernim padinama Kalničkog gorja i na istočnim

padinama Ivanščice nalaze se trijaski karbonati. Trijaski karbonati su otvoreni na

dovoljno velikim površinama tako da mogu akumulirati dostatne količine oborinske

vode koja s 40-50 l/s opskrbljuje termalne izvore. Dolomiti i vapnenci u navedenim

gorama imaju nadmorsku visinu veću 300-500 m n.m. od izvora u Varaždinskim

toplicama. To omogućuje stvaranje hidrostatskog tlaka koji pokreće vodu po principu

spojenih posuda.

24

Slika 9. Geološka karta i geološki profil okolice Varaždinskih toplica. (preuzeto iz

Geotermalne i mineralne vode Republike Hrvatske , Antun Šimunić, Zagreb, 2008).

25

3.2. KRAPINSKE TOPLICE

Termalna voda Krapinskih toplica izvire iz tri jača i nekoliko slabijih vrela

poredana duž Topličkog potoka. Izmjerena izdašnost izvora je oko 80 l/s, temperatura

39-400C, a kapacitet istražne bušotine bio je oko 30 l/s, temperature 450C. Lokacija

izvora je na tjemenu poremećene antiklinale. Antiklinalu izgrađuju stijene gornjeg

badena, sarmata, panona i ponta. Jezgru antiklinale sačinjavaju trijaski dolomiti,

donjotrijaski i paleozojski klastiti. Područje oko termalnih izvora kao i sami izvori, bilo

je podijeljeno između više vlasnika, zbog toga su uvjeti gospodarenje bili veoma loši.

Prvi bazen izgrađen je 1792. godine na izvoru (središnji izvor) „ Dubrava vrelo“, a

1808.godine na sjevernom (gornjem izvoru)“Boldovom vrelu“ izgrađena tzv.

„Rukavinina kupelj“. 1862. Bold je kupio sva tri izvora te dao sagraditi „Jakobovu,

Marijaninu i Pučku kupelj“ te hotel sa 128 soba. To su bili prvi trenuci razvoja

balneološkog turizma u Krapinskim toplicama koje danas spadaju među najpoznatije

lječilište u Hrvatskoj.

3.2.1.Tektonski odnosi

Temeljem novih geoloških istraživanja može se zaključiti da je područje

Krapinskih toplica te šire područje Hrvatskog zagorja bilo zahvaćeno s više tektonskih

faza. Za središnji dio Hrvatskog zagorja značajni su miocenski i pliocenski tektonski

pokreti. (Šimunić i Hećimović, 1979) Postoji hipoteza da je Hrvatsko zagorje početkom

miocena zahvatila jaka orogenetska faza koja je bila osnova za sva mlađa tekonska

zbivanja. Na temelju strukturiranih elemenata iz mlađeg miocena zaključeno je da se

najmlađe boranje dogodilo u pliocenu, a kasniji pokreti rezultirali su rasjedima i

izdizanjem terena. Područje Hrvatskog zagorja je tijekom pliocena i kvartara bilo

zahvaćeno i neotektonskim pokretima koji su uz eroziju i denudaciju stvorili današnji

reljef. U središnjim dijelovima antiklinale su bila najjača izdizanja terena, koji su prešli

u antiklinalne prodore. Na nekim mjestima na površinu izbijaju najstarije stijene koje

čine jezgru antiklinale. Sredinom pleistocena se dogodilo glavno izdizanje središnjeg

dijela antiklinale. Za pojavu termalnih izvora bitna su dva rasjeda. Prvi rasjed je

transkurentan lijevi rasjed. Uzduž njegove zdrobljene zone nastala je dolina Topličkog

potoka. Drugi je subvertikalan rasjed, paralelan s dužinom osi (B) antiklinale, a razvio

26

se iz klivaža osne ravnine. Taj rasjed je važan zbog toga jer je uz njegovu plohu došlo

do spuštanja južnog krila antiklinale, što je dovelo u kontakt propusne badenske i

nepropusne panonske naslage. Uz rasjednu plohu dogodio se „skok“ veći od 100 m,

tako je stvorena prirodna barijera koja sprječava normalno kretanje termalne vode

prema jugu. Uz rasjede, za pojavu termalnih izvora važne su i pukotine koje se

paralelne s dužom osi antiklinale.

3.2.2.Hidrogeološki odnosi

Podrijetlo termalne vode danas više nije upitno jer je Miholić (1940-1959)

brojnim radovima dokazao da je voda oborinska. Prema njegovom mišljenju samo su

trijaski dolomiti provodnici i sakupljači oborinskih voda. Jenko i Jagačić (1962) su

dokazali da to mogu biti i gornjobadenski vapnenci. U gornjobadenskim i trijaskim

vapnencima razvijeni su kanali i spilje, dok su u srednjotrijaskim dolomitima voda mora

probijati kroz pukotine i uz tektonske plohe. To je razlog zbog čega se u dubljim

vodonosnicima može očekivati jače mineralizirana voda s povećanom radioaktivnošću.

3.2.3. Kemijski sastav termalne vode

Prema Trauneru i Miholiću (1959): „vodu kemijski karakterizira sastav kalcij,

magnezij, hidrokarbonat. Ukupna koncentracija N/1000=11,9; Ca 2,8; Mg 2,6; HCO3

5,0. Reakcija alkalična.“

Rezultati kemijske analize termalne vode iz izvora, uzorkovana 16.05.1996. bili

su: „temperatura uzorka 40,200C; pH 7,80; spec.vod.us/cm 566; TDS 337 mg/l; UT0nj

18,34; CT0nj 10,71; Ca+258,16 mg/l; Mg+235,06 mg/l; Na+210,11 mg/; K+ 2,83 mg/l;

HCO3- 330,93 mg/l; Cl- 3,68 mg/l; SO4

-2 37,65 mg/l ( Jurišić – Mitrović, 2001).

Vukasović (1879) navodi da termalni izvori u Krapinskim toplicama daju 80 000

vjedara na dan, što iznosi 46 l/s. Svi istraživači navode da se temperatura vode kreće

između 39 do 400C. Geotermalni stupanj za sjevernu Hrvatsku iznosi 24,6 -27,4 m i uz

njega je povezano zagrijavanje termalne vode (Rubinić, 1961). Na dubini 1000 -1100 m

voda na izvoru u Krapinskim toplicama imala bi temperaturu od 400C. Zbog toga je

potrebno uzeti u obzir ulaznu temperaturu oborinske vode, gubitak temperature u

izlaznom kraku, eventualne pritoke hladnije vode i slično (Šimunić, 2004).

27

Slika 10. Geološka karta i geološki profil okolice Krapinskih toplica. (preuzeto iz

Geotermalne i mineralne vode Republike Hrvatske , Antun Šimunić, Zagreb,2008).

28

3.3. STUBIČKE TOPLICE

Bliža okolica Stubičkih toplica izgrađena je na miocensko klastično-

karbonatnim sedimentima te na aluvijalno i proluvijalno – deluvijalnim nanosima.

Bušenjem su u podlozi pronađeni srednjomiocenski dolomiti i donjotrijaski klastiti.

Među glavne vodonosnike spadaju srednjomiocenski vapnenci. Obzirom na slabu

radioaktivnost jednog izvora postoji velika vjerojatnost da se dio vode probija i iz

trijaskih dolomita. Postojala su dva veća i nekoliko manjih izvora termalne vode, ali su

presušili izgradnjom dubokih bunara. Izvorska temperatura vode (varirala) je od 30 do

49,80C , a pronađena voda u bušotinama imala je temperaturu od 650C.

U sjeverozapadnoj Hrvatskoj Stubličke toplice su među najvećim i najpoznatijim

zdrastveno-turističkim središtima. Velike količine termalne vode sa najvišim

temperaturama (kao što je gore navedeno) su razlog tome. Neki od razloga su i

dugogodišnje liječenje raznih bolesti, veći broj bazena kao i blizina Zagreba. Navodi

Miholića i Traunera (1952) su da se u Rimsko doba i u Srednjem vijeku koristila

termalna vrela, ali nema dokaza za to, osim nalaza rimskog novčića. U povijesnim

ispravama iz 13.stoljeća spomenuto je mjesto Toplica kod Stubice, a nakon toga do

početka 18.stoljeća nema nikakvih podataka. Grof Vojkffy je 1776. godine pokušao

otvoriti „Primitivne prilike“ u Stubičkim toplicama, ali nije uspio u tome zbog činjenice

da je postojao veći broj vlasnika termalnih vrela. Kada je zagrebački nadbiskup

Maksimilijan Vrbovec 1811. godine postao jedini vlasnik započeo je procvat Stubičkih

toplica. Prvi nadkriven bazen koji je tada izgrađen dobio je ime „Maksimilianeum“. Uz

njega nalazile se se dvije odvojene prostorije sa kadom za 6 do 8 osoba i nekoliko

prostorija sa kadom za 1 do 2 osobe. Veliki rezervoar za hlađenje vode nalazio se uz

kupelj, kao i zgrada za parne kupelji koja se spominje kao „blatna „ kupelj. Osim toga

izgrađene su još dvije kupelji, jedna za građane, a druga za seljake. Uz to sagrađen je

hotel sa 45 soba kao i dvije gostionice. Veliki vanjski bazen izgrađen je kasnije, a

liječilište se do 1952.godine nije bitno mijenjalo. U današnje vrijeme termalna voda se

pretežno koristi samo za liječenje reumatskih bolesti, medicinsku rehabilitaciju.

Tijekom ljetnih mjeseci Toplice se koriste za kupanje i rekreaciju.

U ovom trenutku postoji sedam vanjskih i dva unutrašnja bazena. Sredinom

20.stoljeća propao je pokušaj izgradnje tunela kroz Zagrebačku goru koji bi spojio

29

Zagreb i Stubičke toplice zbog tehničkih poteškoća koje su povezane sa geološkom

građom Zagrebačke gore. Sve češće se u novije vrijeme govori o izgradnji tunela, a

sama izgradnja bio bi veliki doprinos za shvaćanje geološke problematike Zagrebačke

gore obzirom da je ona jedna od kompliciranijih građenih planina u Hrvatskoj.

Izgradnja tunela pridonijela bi povećanju turističkih potencijala, a samim time zbog

povećane potrošnje termalne vode morali bi biti aktivni dublji vodonosnici koji još nisu

u uporabi.

3.3.1. Tektonski odnosi

Pretpostavka Gorjanović –Krambergera (1904b i 1907b) je da se Stubičke i

Varaždinske toplice kao i termalni izvor kod Sv.Jane nalaze na Balatonskom rasjedu

koji je smatrao i „termalnom linijom“. Miholić (1940) stavlja Stubičke toplice zajedno s

Toplicom kod Sv.Jane, sumpornim izvorom kod Gornje Bistre Jezerčicom i

Šimunovcem na „četvrtu termalnu liniju“. Pod termalnom linijom smatrao je „ duboku

pukotinu u litosferi“ na kojoj kao uzlazno vrelo izvire termalna voda, a to je smatrao i

Gorjanović –Kramberger. Istraživanja provedena za Osnovnu geološku kartu Listova

Zagreb i Varaždin pokazala su da na području Hrvatskog zagorja ne postoji Balatonski

rasjed niti slična termalna linija, koja bi u smjeru SI-JZ presjecala to područje. Izvorište

u Stubičkim toplicama nalazi se u tjemenskom dijelu izdužene antiklinale čija se os B

pruža u pravcu sjeveroistok-jugozapad. Ova antiklinala proteže se prema jugozapadu

preko Marijagoričkih brega do Čateža, a prema sjeveroistoku preko Hum Šagudovca do

Marije Bistrice. Sjeverno se nalazi duboka Konjščinska sinklinala, a južno je sinkinala

Brdovec – Stubičko podgorje (Šikić i dr., 1979 b). Antiklinala u području izvorišta jako

je poremečena i ispresijecana brojnim rasjedima, čije su plohe imale veliki utjecaj na

podzemno kretanje termalne vode, što je vidljivo iz detaljne geološke karte. Dva

uzdužna rasjeda orijentirana u pravcu SI – JZ koji se protežu paralelno s tjemenom

antiklinale imaju najveću važnost za pojavu termalnih izvora. Duž njihovih ploha došlo

je do izdizanja središnjeg dijela antiklinale, te je ona djelomično prešla u antiklinalni

prodor. Uz plohu prvog rasjeda koji se nalazi sa sjeverne strane antiklinale došlo je do

velikog skoka, ali vodonosni slojevi nisu prekinuti. Njihova trasa prolazi dolinom

potoka Vidak i prelazi na područje Kamenjaka. Može se pretpostaviti prema

površinskom ocrtu da on na dubini postaje reverzan, a time je u bušotini St – 3 moguće

objasniti ponavljanje tamnosivih srednjotrijaskih dolomita. Najviše temperature tla u

30

podzemlju Stubičkih toplica utvrđene su na njegovoj trasi i to na ušću potoka Vidak u

Toplički potok (Steeb, 1914). Ovaj podatak u kombinaciji s ostalim činjenicama

pokazuje da termalna voda pritječe sa sjevera i uz taj rasjed izbija na površinu. Moglo bi

se pretpostaviti da je do povećenja došlo pritjecanjem vode iz dubljih horizonata koja se

proteže uz paraklazu ovog rasjeda. Drugi, južni rasjed proteže s duž potoka Vukšinec

(Toplički potok). On bi mogao biti povod za postavljanje Balatonskog rasjeda koji

prema mišljenju Gorjanović – Krambergera „brazdi“ tim područjem. Uslijed velikog

„skoka“ koji se dogodio na njegovoj paraklazi u kontakt su došle propusne

gornjobadenske i trijaske stijene s nepropusnim panonskim i pontskim naslagama. Time

je potpuno prekinut normalni protok voda koje se po vodonosnim horizontima kreću od

sjevera prema jugu, te one izviru na mjestu gdje vodonosni slojevi izbijaju na površinu.

Pored ovog rasjeda pojavljuje se još jedno slabije i hladnije izvorište termalne vode u

Jezerčici kod Donje Stubice, udaljeno oko 1,7 km od Stubičkih toplica. Bušotine kod

Gornje Stubice (kod tvornice Dona) ukazuju na nepropusnost ovog rasjeda, nalaze se s

njegove južne strane i tamnosivim trijaskim dolomitima umjesto termalne naišle na

hladnu vodu. Izvorište termalne vode u Stubičkim toplicama je, osim navedenih

presječeno s još dva rasjeda koji su okomito na smjer pružanja antiklinale. Oni spadaju

u rasjednu zonu velikog transkurentnog rasjeda koji se proteže od Kašine do Kumrovca

(Šimunić i Hećimović, 1999). Uz njihove plohe došlo je do skretanja i proboja

Topličkog potoka (Vulšinec potok) kroz antiklinalu. Prostor od 5 ha, koji je omeđen

ovim rasjedima je prostor gdje su smješteni svi termalni izvori i bunari u Stubičkim

toplicama. Područje Stubičkih toplica , tijekom pliocena i kvartara stalno se uzdizalo, ali

svi dijelovi nisu se kretali istom brzinom. Najbolji pokaz tome je proboj Topličkog

potok kroz antiklinalu i stvaranje antecedentne doline. Obzirom na navedeno područje

Stubičkih toplica današnji je izgled poprimio sredinom pleistocena i to nakon

formiranja hidrografske mreže u Hrvatskom zagorju. Današnja brda Kamenjak i

Kapelšćak bila su spojena prije izdizanja strukture, a potok je svoje korito usjekao

prilikom njihovog izdizanja. Da se struktura ranije izdigla, potok se nebi mogao probiti

kroz tvrđe badenske vapnence, nego bi produžio svoj tok prema zapadu kroz mekanije

lapore i vapnence.

31

3.3.2. Hidrogeološki odnosi

Pretpostavka Gorjanović – Krambergera (1904 b i 1907 b) bila je da su termalni

izvori u Hrvatskom zagorju rezultat postvulkanskog djelovanja i da se pojavljuju samo

na određenim dubokim rasjedima („termalnim linijama“ ) ili na sjecištima tih rasjeda.

Njihovo mišljenje bilo je da se u Stubičkim toplicama sijeku Balatonska i Zagorska

termalna linija. Ova druga linija „povezuje“ termalne izvore u Stubičkim i Sutinskim

toplicama. Miholić (1940) je prihvatio ideju o termalnim linijama, samo što je

izmijenio Gorjanovićevu teoriju o vulkanskom podrijetlu termalne vode. Geološka

istraživanja obavljena u novije vrijeme nisu potvrdila Gorjanović –Krambergerovu i

Miholićevu ideju o termalnim linijama, a u geološkoj literaturi spominje se samo

„Balatonski rasjed“, a njega više nitko ne povezuje s termlanim izvorima u Stubičkim i

Varaždinskim toplicama.

U Stubičkim toplicama, do dubine od 505 m, postoje tri vodonosna horizonta, a

što je pokazala bušotina St-3. To su gornjobadenski vapnenci i trijaski dolomiti koji se

pojavljuju u dva nivoa. Donjomiocenski sedimenti koji su nepropusni sprječavaju

direktno miješanje termalne vode iz prvog i drugog vodonosnika, a između dolomita su

donjotrijaski klastiti. To ukazuje na vjerojatni razlog da temperatura vode u gornjem

horizontu iznosi oko 400C , a u donjem 650C. Temperuatura drugog i trećeg horizonta

je jednaka što je doprinos ideji da se radi o istim stijenama koje su reverzno rasjednute

ili možda borane. Danas se koristi samo termalna voda iz prvog vodonosnika, ali se ne

može isključiti da po rasjednim plohama pritječe nešto vode i iz dubljih vodonosnih

slojeva koja povisuje temperaturu pojedinih izvora.

Glavni (prvi) vodonosnik u Stubičkim toplicama čine gornjobadenski vapnenci

(litavac i litotamnijski vapnenac) debljine 22-40 m. Na površini je prekriven s 5 do 10

m debelim potočnim nanosom i sivozelenkastom glinom, a u podlozi se nalaze

donjomiocenske klastične naslage debljine oko 60 m. Svi termalni izvori su izbijali iz

njega, a sad su u njemu smješteni i duboki bunari koji daju svu potrebnu termlanu vodu.

Količine termalne vode u prvom horizontu su ograničene, što nam ukazuje na veliki

međusobni utjecaj bunara, a u slučaju povećanja potrošnje morati će se koristiti novi,

dublji vodonosnici.

32

Drugi vodonosnik nabušen je u St-3 na dubini 101 -263 m. Predstavljaju ga

srednjotrijaski dolomiti, vapnenci i breče, u kojima su se, uslijed otapanja karbonatne

komponente razvile brojne šupljine i manje kaverne. Debljina drugog vodonosnika je

oko 86 m i može predstavljati značajni rezervoar termalne vode. U krovini su

donjomiocenski klastiti koji su primarno nepropusni, a u podini su donjotrijski šejlovi i

pješćenjaci koji u normalnim uvjetima sprječavaju vertikalna kretanja vode. Termalna

voda iz ovog vodonosnika još se ne koristi, iako bi dobro izveden bunar mogao davati

dosta velike količine vode, temperature oko 650C.

Treći vodonosnik nabušen je između 387 do 506 m. Također je sačinjen od

tamnosivih dolomita za koje nije utvrđeno da li pripadaju srednjem trijasu ili gornjem

permu. Ako su to srednjotrijaski dolomiti onda se radi o tektonskom ponavljanju što

nam pokazuje temperatura vode koja se nije povećala usprkos povećanju dubine.

Debljine su 119 m, ali ih bušotina nije probila te bi njihova prava debljina mogla biti i

veća. Ispresjecani su brojenim sitnim šupljinama, te i oni mogu predstavljati

potencijalni rezervoar termalne vode.

Teško je pretpostaviti povezanost u cirkulaciji vode između sva tri vodonosnika

zbog velike debljine izolacijskih stijena (donjotrijaskih i donjomiocenskih klastita) koje

alterniraju s vodonosnicima. Obzirom na mnogobrojne rasjede, ipak je moguće naslutiti

da između njih postoji rezervoar. Na to upućuju visoke temperature vode na pojedinim

izvorima te pojačana radioaktivnost izvora „ispod brane“ u potoku koji spominje

Miholić (1952). Zbog povišene radioaktivnosti on je pretpostavio da njegova voda

izvire iz krednih naslaga, dok je bušenjem utvrđeno da u podzemlju Stubičkih toplica

nema krednih naslaga već da voda izbija iz gornjobadenskih vapnenaca te možda iz

srednjotrijaskih dolomita. (Glavinić, 1963 i Šimunić, 1988 b). Regionalna istraživanja u

Hrvatskom zagorju pokazala su da se povećana radioaktivnost kao i povećan sadržaj

olova, cinka ili srebra može povezati uz srednjotrijaski vulkanizam. Poznate su pojave

ovih metala u anizičkim dolomitima, a ponegdje su se oni pojavili u većim količinama

te su eksploatirani u rudnicima kod Sv.Jakoba na Medvednici i kod Prigorca na

Ivanščici (Šimunić i Šimunić, 1997). Miholić (1952) je opazio najveću radioaktivnost

termalne vode u Hrvatskom zagorju u Harinoj Zlaki (atomskim toplicama ) koja izvire

iz tamnosivih anizičkih dolomita. Povećana radioaktivnost „izvora ispod brane“ može

se objasniti pritjecanjem vode iz tih dolomita obzirom da su bušotinom St-3 pronađeni

33

istovrsni dolomiti i u podzemlju Stubičkih toplica. Do 1962. godine izdašnost izvorišta

bila je oko 18 l/s, a onda je izbušen bunar B-1 koji je davao dodatnih 30 l/s (Bać i

Herak, 1962). Smanjenim utjecajem površinskih voda došlo je do povećanja

temperature termalne vode u B-1 na 650C. Za potrebe liječilišta i hotela kasnije su

izgrađeni novi bunari koji dopiru do baze badenskih naslaga (približno 40 -50 m).

Ukupna izdašnost nije se bitno promijenila bez obzira na to da neki od njih imaju

promjer i do 2 m. Tijekom većih crpljena vode iz jednog bunara opaža se veliko

sniženje vode u svim ostalim. Obzirom na navedeno, količine termalne vode koje su

navedene ne mogu se smatrati stvarnim, jer mjerenja izdašnosti nikada nisu rađena na

način da se istovremeno crpe svi bunari.

3.3.3. Kemijski sastav termalne vode u Stubičkim toplicama

Miholić (1945) navodi da termalnu vodu u Stubičkim toplicama „kemijski

karakterizira sastav kalcij, hidrokarbonat. Ukupna koncentracija N/1000=12,8;

Ca=3,3; Mg=1,9; SO4=4,3. Reakcija je alkalična. Kemijske analize termalne vode iz

bolničkog i hotelskog bunara te iz bušotine pokazuju približno isti sastav (Jurišić –

Mitrović, 2001).

Bolnički bunar: „Datum uzorkovanja 12.06.1996., Temp. 57,200C; pH 6,98;

spec.vod.us/cm 660; TDS mg/l 428; UT 0nj 16,77; CT 0nj 11,20; Ca+2 66,95 mg/l; Mg+2

32,20 mg/l; Na+2 27,95 mg/l; K+ 7,23 mg/l; HCO3- 318,05mg/l; Cl- 12,11mg/l; SO4

-2

88,14 mg/l.“

Hotelski bunar: „ Datum uzorkovanja 27.11.1992. Temp. 47,000C; pH 7,32;

spec.vod.us/cm 625; TDS mg/l 406; UT 0nj 17,08; CT 0nj16,55; Ca+2 68,97 mg/l; Mg+2

30,20 mg/l Na+2 20,79 mg/l; K+ 4,56 mg/l; HCO3- 298,90 mg/l; Cl- 12,07 mg/l; SO4

-2

80,24 mg/l.“

Bušotina: „ Datum uzorkovanja 12.06.1996. Temp.58,20 0C; pH 7,46; spec.vod.us/cm

653; TDS mg/l 426; UT 0nj 14,96; CT 0nj 10,55; Ca+2 71,74mg/l; Mg+2 24,17mg/l;

Na+2 27,87 mg/l; K+ 7,11 mg/l; HCO3- 300,43mg/l; Cl- 12,78mg/l; SO4

-2 89,71 mg/l.“

34

Slika 11: Geološka karta i geološki profil okolice Stubičkih toplica.(preuzeto iz

Geotermalne i mineralne vode Republike Hrvatske , Antun Šimunić, Zagreb,2008

35

3.4. Sv.Helena (Šmidhen)

Termalna vrela Sv.Helena sadrže dva prirodna izvora koji se nalaze 1,6 km

sjeverozapadno od Samobora. Podno istoimenog naselja u zaravnjenom dijelu

smješteno je izvorište na oko 149 metara nadmorske visine. Pretpostavke su da je

izvorište bilo korišteno za vrijeme starih Rimljana, do francuske okupacije Samobora

bilo je zapušteno, nakon toga je funkcija izvorišta sve više rasla. Nažalost, danas je

izvorište termalne vode kod Sv.Helene opet zapušteno.

Prema Hardtlu (1862), Miholiću i Trauneru(1952), 1862. godine samoborski načelnik

Šmidhen otkupio je močvarno zemljište kraj Sv.Helene i dao očistiti teren oko vrela ,

sagraditi prve kupališne kolibe, urediti park i cvjetnjak, tako 1863. Stur spominje novo

„Šmidhenovo kupalište“. Miholić je ispitivao kemijski sadržaj i radioaktivnost vode,

Vouk biološki sadržaj, balneolog Trauner ljekovitost vode. Nakon ispitivanja

zaključeno je da je voda Šmidhenovog kupališta sumporno-radonska hipoterma.

1978.godine poduzeće „ Geotehnika“ izradilo je bušotinu Sa-1 do 800 metara dubine

sjeverno od kupališta Šmidhen. Bušotinom su doprijeli do zdrobljenih i propusnih

naslaga trijasa. Temperatura vode na dubini od 222 metara iznosila je 24,30C, a na 800

metara 25,80C.

3.4.1.Tektonski odnosi

Izvorište tople vode Sv.Helena prirodno izbija na jednom od rubnih rasjeda koji

se proteže duž istočnih padina Samoborskog gorja. (1951-1970) geofizičkim i

geotermičkim istraživanjima utvrđeno je da se u stijenama podloge kvartara nalazi čitav

niz rasjeda. Rasjedi su različite širine i dubine, obilježeni zonama razlomljenih stijena.

Smjer pružanja rasjednih zona i rasjeda je sjeverozapad-jugoistok. Rasjedi su

ispresjecani poprečnim lomovima što je utvrđeno bušenjem i geoelektričnim

istraživanjima. Većina dubokih rasjeda nastali su prije miocena, zatim su bili

reaktivirani (obnovljeno kretanje) prije i poslije taloženja badenskih sedimenata.

Krajem pleistocena ili početkom holocena reaktivacijom na starim rasjedima i

stvaranjem novih, nizinski tereni su se spuštali te tako nastaje Savska potolina. Slabiji

36

tektonski pokreti u holocenu su rezultirali ispunjavanjem potoline debelim riječnim

nanosom i završnim sitnozrnatim poplavnim talogom.

3.4.2.Hidrogeološki odnosi

Temeljem dugotrajnih promatranja temperature vode i izdašnosti izvorišta

Sv.Helena uočena je da ta voda ima neka stalna svojstva. Gorajnović-Kramberger (1894

a) i Vouk (1919) navode tempareturu vode od 250C. 1932. Miholić mjeri temperaturu

od 25,70C i 25,6 – 25,8 0C. Mjerenja iz 2001.godine pokazalu su da temperatura vode

iznosi 27,30C (Jurišić – Mitrović, 2001). Izdašnost vode je bila konstantna i iznosila je 3

l/s. Prema navedenim autorima subtermalna voda iz izvorišta Sv. Helena je vadoznog

podrijetla. Subtermalna voda potječe od površinske vode, koja je kroz dulji vremenski

period nakupljana u dubljim dijelovima trijaskih dolomita te pod tlakom uzlazno izbija

u području Sv.Helene. Mišljenje hidrogeologa je da blizina sabirnog područja i kratak

put poniranja, odnosno plitka akumulacija, utječe na slabo zagrijavanje te subarteške

vode. Subtermalna voda izvire na rubnom rasjedu koji odvaja Samoborsko gorje od

Savske potoline. Bez obzira da su subtermalnu vodu u Sv.Heleni istraživali broji

istraživači, ipak nisu riješili smjer njenog dotoka. Postoje dvije ideje o podrijetlu

dotoka.

Prema prvoj zamisli stariji autori su zastupali mišljenje da je jedno od glavnih

sabirnih područja širi prostor istočnog Žumberka, smješten u zapadnom i

sjeverozapadnom zaleđu termalnog izvorišta (Poljak, 1936.). Spomenuto područje

izgrađeno je od nepropusnih donjotrijaskih klastita, razlomljenih i okršenih trijaskih

dolomita (vodopropusnih) zatim krednih naslaga (vodonepropusnih) i pokrovnih

badenskih sedimenata (vodopropusnih). Sa toga područja jedan dio oborinske vode

otječe površinski ili se drenira u niže dijelove padine, te izvire kao hladno vrelo Bistrac.

Vrelo Bistrac izbija na rasjednom kontaktu trijaskih i badenskih stijena, sjeverozapadno

od termalnog izvorišta. Treći se dio vode spušta u nepropusne podine, tu se zagrijava i

usmjerava prema rubnom rasjedu gdje izvire u obliku uzlaznih vrela. Da bi se voda

zagrijala do temperature 25,6 – 27,30C, uz geotermički stupanj od 25-27 metara,

potrebno je da se voda spusti na dubinu od 400-500 metara. Treba uzeti u obzir da

37

putem prema izvoru voda gubi dio topline jer zagrijava stijene ili se miješa sa hladnom

vodom.

Prema drugoj zamisli izvorište u Sv.Heleni hranjeno je dotokom termalne vode

sa sjevera iz dolomita koji se nalaze u podlozi neogenskih sedimenata (Raljević, 1979).

Na ovu ideju upućuju rezultati bušenja duboke istražne bušotine Samobor-1 koja je na

dubini 222 metara naišla na vodu temperature 24,30C. Obzirom na nisku razinu

mineralizacije ta voda bi se mogla, osim kupanja i zagrijavanja koristiti i za piće.

3.4.3.Kemizam subtermalne vode iz izvorišta Sv.Helena

(Miholić, 1932) navodi da je voda prema internacionalnoj klasifikaciji kalcijsko-

hidrokarbonatno-sulfatnog tipa. „Izgledom je bista, bez okusa i u većoj količini je slabog

mirisa po sumporu (sumporovodiku). Ukupna koncentracija N/1000=23,9; Ca=5,03;

Na=3,64; Mg=3,06; HCO3= 6,41; SO4= 3,66. Reakcija vode je alkalična“

Vouk je 1919.godine objavio rezultate biološkog istraživanja termalne vode i zaključio

da je terma obilježena „mješovitom asocijacijom tiobakterija s cianoficejama,

diatomejama i hloroficejama“ te da joj se može pripisati oligotiofilan karakter.

Temeljem kemijskog sastava može se zaključiti da je subtermalna voda iz Sv.Helene po

sadržaju HCO3 i SO4 jednaka Varaždinskim toplicama.

38

Slika 12: Geološka karta i geološki profil okolice Sv.Helene (Šmidhen). (preuzeto iz

Geotermalne i mineralne vode Republike Hrvatske , Antun Šimunić, Zagreb, 2008)

39

4. METODE ISTRAŽIVANJA

4.1.HIDROGEOKEMIJSKE METODE

Temperatura, pH, kisik i vodljivost mjereni su in situ dok je većina kemijskih

mjerenja obavljena u laboratoriju (lužnatost, koncentracija Ca2+, Mg2+ , SO42- , Cl- ,

Na+). Koncentracija ukupno otopljenog CO2 i stupanj zasićenja CaCO3 (Isat) izračunate

su mjerenjem pH, vrijednosti temperatura i alkalnost (Stumm and Morgan, 1970).

Ukupna koncentracija otopljenog CO2 [ H2CO3*] definira se kao

[H+][HCO3-]

[ H2CO3*]= ---------------------

K1

gdje je K1 prva konstanta disocijacije karbonatne kiseline, a indeks zasićenosti CaCO3

računa se iz relacije

IAP [Ca2+] γCa2+ [HCO3-] γHCO3 K2

Isat = ------------- = ---------------------------------------------

Kc Kc [H+]

gdje je IAP ionski produkt aktivnosti IAP = ( Ca2+) * (CO32-), Kc je konstanta ravnoteže,

K2 je druga konstanta disocijacije karbonatne kiseline, a γ je koeficijent aktivnosti Ca2+

i HCO3-.

40

4.2. IZOTOPNE METODE

Stabilni izotopi su mjereni dvostrukim kolektorom spektrometra masa Varian

MAT 250. δ18 O sadržan u vodi mjeren je primjenom standardnih metoda izmjene plina

ugljikovog dioksida poznatog izotopnog sastava. Uzorci vode su svedeni na vodik

prolaskom preko vrućeg cinka u dinamički vakuumski sustav za određivanje sadržaja

deuterija. Karbonati taloženi iz vode su tretirani sa H3PO4 i pritom se razvio plin

ugljikov dioksid koji je korišten za mjerenje δ 13C. Rezultati su izraženi kao δ –

vrijednosti, to jest relativne razlike između sadržaja stabilnih izotopa u uzorku od

sadržaja u standardu. Standardi su SMOW (standard mean ocean water) za δ2H i δ18O i

PDB (rostrum belemnita iz formacije Pee Dee iz Arizone) za δ13C (IAEA, 1983.)

Mjerenje tricija i radioaktivnog ugljika obavljeno je pomoću proporcionalnog

plinskog brojača. Uzorci vode su pretvoreni u metan koji je služio kao brojač plina

(Horvatinčić, 1980). Kako bi se izbjeglo gašenje otopljenog CO2, otopljeni anorganski

ugljik (DIC) je ubrzavao iz vode u obliku BaCO3 odmah nakon uzimanja uzoraka.

Rezultati aktivnosti 14C otopljenog anorganskog ugljika izražene su u postocima u

odnosu na tzv „moderni ugljik“ (pMC) koji predstavlja specifičnu aktivnost

atmosferskog CO2 , prije bilo kakvog značajnog razrjeđenja od izgaranja goriva ili

kontaminacija sa nuklearnim oružjem tijekom ispitivanja u ranim šezdesetima (IAEA,

1983) , te je jednaka 95 postotnoj aktivnosti NBS-a oksalne kiseline.

41

5. REZULTATI ISTRAŽIVANJA

Tablica1. Rezultati kemijskih analiza

Uzorak

Na+

(mg/L)

HCO3-

(mg/L)

SO42-

(mg/L)

Cl-

(mg/L)

CO2

(mg/L)

SI

kalcit

O2

(mg/L)

Stubičke toplice - bušotina 20 293 30 22 95 1,19 1.7

Stubičke toplice - izvor 24 301 37 29 106 0,7 1.9

Krapinske toplice -izvor1 9,3 293 10 19 20 2,12 1.9

Šmidhen - bušotina ŠTB-1 84 403 30 68 161 0,69 2.2

Varaždinske toplice - izvor 1 75 378 15 90 338 0,83

Podzemne voda - Mlačine

Grabari 21 290 7 1.85

Uzorak Simbol T (oC) pH

EC

(uS/cm) Ca2+(mg/L) Mg2+(mg/L)

Stubičke toplice -

bušotina

ST -

bušotina 61.5 6.6 650 70 26

Stubičke toplice - izvor ST - izvor 47.1 6.6 603 72 15

Krapinske toplice -izvor1 KT - izvor 41.2 7.3 504 54 31

Šmidhen - bušotina

ŠTB-1

ŠTB-1

bušotina 26.8 6.6 999 106 38

Varaždinske toplice -

izvor 1 VŽ - izvor 56.9 6.2 1203 124 26

Podzemne voda -

Mlačine Grabari PV 10.42 7.45 469 69 29

42

Tablica 2. Rezultati izotopnih analiza

Uzorak

δ2H

%oSMOW

δ18O

%oSMOW

δ13C

%o PDB

3H

(Bq/L)

14C

pmc

14C

starost

Stubičke toplice - bušotina -83.00 -11.00 -6.40 <0.2 51.50 2000

Stubičke toplice - izvor -79.70 -10.30 -8.50 1.10 45 1000

Krapinske toplice -izvor1 -74.9 -10.4 -9.9 <0.2 11 12800

Šmidhen - bušotina ŠTB-1 -73.6 -10.2 -7.9 <0.2 21.5 9400

Varaždinske toplice - izvor 1 -76.5 -10.6 -6.1 <0.2 <2 >38000

Podzemne voda - Mlačine

Grabari -79.70 -10.30 -8.50 4.50 500

43

6. RASPRAVA

Temperatura geotermalnih voda iznimno je interesantan podatak za određivanje

kakvoće nekog termalnog potencijala u energetskom smislu. Prosječna godišnja

temperatura zraka na području sjeverozapadne Hrvatske iznosi oko 11oC. Stoga je i

temperatura podzemne vode iz Mlačine Grede nešto viša od 10 oC.

0 10 20 30 40 50 60 70

ST - bušotina

ST - izvor

KT - izvor

ŠTB-1 bušotina

VŽ - izvor

PV

Temperatura (oC)

Slika 13. Temperatura podzemne i geotermalnih voda

Tijekom provedenog istraživanja ustanovljeno je da najviše temperature imaju

vode iz Stubičkih toplica i Varaždinskih toplica što je vjerojatno rezultat duboko

smještenog vodonosnika (Slika 13). Zbog relativno visoke koncentracije otoljenog CO2,

većina termalnih voda su slabo kisele, a iznimka su termalne vode Krapinskih toplica i

podzemne vode Mlačine Grede (Slika 14).

44

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ST - bušotina

ST - izvor

KT - izvor

ŠTB-1 bušotina

VŽ - izvor

PV

pH

Slika 14. Vrijednost pH u podzemnoj vodi Mlačine Grede i geotermalnim vodama

Najveću elektrolitičku vodljivost, a time i mineralizaciju imaju termalne vode

Varaždinskih toplica i bušotine iz Sv. Helene (Šmidhen), a najnižu podzemne vode

Mlačine Grede i Krapinskih toplica (Slika 15).

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

ST - bušotina

ST - izvor

KT - izvor

ŠTB-1 bušotina

VŽ - izvor

PV

EC (uS/cm)

Slika 15. Elektrolitička vodljivost termalnih voda i podzemne vode

45

Dvije termalne vode, Stubičkih toplica i Krapinskih toplica pripadaju

geokemijskom tipu kalcijsko-magnezijsko hidrogenkarbonatnih voda (CaMg-HCO3)

dok termalne vode Šmidhena i Varaždinskih toplica zbog povišene koncentracije natrija

imaju natrijsko kalcijsko magnezijsko hidrogenkarbonatno kloridni karakter (NaCaMg

– HCO3Cl). Te vode odražavaju utjecaj konatnih voda povezanih s dubokim bazenskim

vodonosnicima Savske potoline i Dravske potoline (Slika 16).

0

20

40

60

80

100

120

140

ST -bušotina

ST - izvor KT - izvor ŠTB-1bušotina

VŽ - izvor PV

Ca,

Mg

(m

g/L

)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

HC

O3- ,

SO

42-, C

l- (mg

/L)

Ca2+(mg/L) Mg2+(mg/L)

SO42- (mg/L) Cl- (mg/L)

HCO3- (mg/L)

Slika 16. Osnovni ionski sastav termalnih voda i podzemne vode

Rezultati izotopnih analiza termalnih voda prikazani su u Tablici 2. Odnos

između δ18O i δ2H termalnih voda i lokalnog pravca oborinske vode prikazan je na slici

17. Lokalni pravac oborinske vode načinjen je na osnovu izotopnog sastava

kompozitnih uzoraka oborina u Zagrebu za razdoblje 1976-1993. Zagreb je najbliža

stanica gdje se opaža raspodjela spomenutih izotopa u oborinama te su dobivene

vrijednosti napogodnije za usporedbu.

46

-84

-83

-82

-81

-80

-79

-78

-77

-76

-75

-74

-73

-11.1 -11 -10.9 -10.8 -10.7 -10.6 -10.5 -10.4 -10.3 -10.2 -10.1

Delta 18O (%o SMOW)

Del

ta 2H

(%

o S

MO

W)

Stubi čke toplice - bušotina

Stubi čke toplice - izvor

Varaždinske toplice

Krapinske toplice - izvor

Šmidhen -bušotina

Linija oborinske vode - Zagreb

Slika 17. Odnos između δ18O i δ2H termalnih voda i lokalnog pravca oborinske vode

(Zagreb)

Klimatski uvjeti cijelog područja imaju kontinentalne karakteristike. Srednja

godišnja količina oborina u Zagrebu iznosi oko 850 mm. Količina oborina je uglavnom

jednoliko raspoređena tako da približno 57% oborina padne u razdoblju travanj-rujan.

Jednadžba pravca za pravac meteorske vode za područje Zagreba glasi:

δ2H = (7,99 ± 0,12) δ18O + (7,6 ± 1,1) r2 = 0,99, n =153

Dobiveni pravac vrlo je sličan globalnom pravcu oborinske vode (IAEA, 1981).

Geotermalne vode čije vrijednosti omjera stabilnih izotopa su smještene blizu

pravca oborinske vode upućuju na obnavljanje recentnim oborinama.

47

2000; -11.00

1000; -10.30

12800; -10.4

9400; -10.2

38000; -10.6

500.00; -10.30

-11.10

-11.00

-10.90

-10.80

-10.70

-10.60

-10.50

-10.40

-10.30

-10.20

-10.100 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

14C starost (godine)

Del

ta 18

O (

%o

SM

OW

)

Varaždinske toplice - izvor

Krapinske toplice - izvor

Šmidhen - bušotina

Stubi čke toplice - bušotina

Stubi čke toplice - izvori

Slika 18. Odnos 14C „starosti“ termalnih voda i sadržaja stabilnog izotopa δ18O

Iz odnosa 14C starosti termalnih voda i sadržaja stabilnih izotopa kisika δ18O

(Slika 18) možemo ustanoviti da je veći dio termalnih voda Stubičkih toplica,

Krapinskih toplica i Šmidhena usporediv s vrijednostima izotopa u podzemnoj vodi

Mlačine Grede, što znači da su vode infiltrirale u geotermalni vodonosnik tijekom

sličnih klimatskih uvjeta. Nešto negativnije vrijednosti δ18O u vodi Varaždinskih toplica

upućuju na nešto hladniju klimu tijekom infiltracije oborina u geotermalni vodonosnik

prije više od 38 000 godina.

Termalna voda prikupljena iz bušotine u Stubičkim vodama prikazuje

interesantan podatak o doprinosu infiltrirane vode iz vrlo hladnog razdoblja. Budući da

voda iz bušotine ima izmjerenu aktivnost tricija manju od granice određivanja, a

izvorska voda je označena aktivnošću tricija to znači da postoji suvremeno obnavljanje

dubljih dijelova termalnog vodonosnika Stubičkih toplica recentnim oborinama, ali

vjerojatno je nešto starije od 40-tak godina i odnosi se na pretežiti doprinos hladnijih,

vjerojatno zimskih oborina.

Uzimajući u obzir mjerenja aktivnosti tricija i određene starosti 14C (Slika 19) u

istraživanim termalnim vodama i podzemnoj vodi očito je da samo u termalnoj

izvorskoj vodi Stubičkih toplica i recentnoj podzemnoj vodi postoji suvremeni

doprinos infiltriranih oborina u geotermalni vodonosnik. U svim ostalim slučajevima

nema indicija o suvremenom prihranjivanju već je srednje vrijeme zadržavanja u

podzemnom geotermalnom vodonosniku duže od 40 godina.

48

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

14C starost (godine)

3 H (

Bq/

L)

Varaždinske toplice - izvor

Krapinske topliceŠmidhen - bušotina

Podzemna voda - Mla čina Greda

Stubi čke toplice - bušotina

Stubi čke toplice - izvor

Slika 19. Odnos aktivnosti tricija i 14C starosti u termalnim vodama.

Sadržaj stabilnog izotopa ugljika δ13C u termalnim vodama, odnosno u ukupno

otopljenom anorganskom ugljiku (DIC – engl.dissolved inorganic carbon), nalazi se u

području od -6,4%o do -11,7%o ukazujući da je dio ugljika organskog porijekla (iz zone

trošenja , odnosno tla - δ13C ≈-28%o) dok je jedan dio porijeklom iz karbonatnih

minerala (δ13C ≈ -1 –do 1%o), odnosno iz stijena koje izgrađuju geotermalni

vodonosnik.

49

-6.40; 293

-8.50; 301

-9.9; 293

-7.9; 403

-6.1; 378

-8.50; 290

250

270

290

310

330

350

370

390

410

430

-11.00 -10.00 -9.00 -8.00 -7.00 -6.00 -5.00 -4.00

13C (%o PDB)

HC

O3- (

mg

/L)

Stubi čke toplice - bušotina

Varaždinske toplice - izvor

Šmidhen - bušotina

Stubi čke toplice - izvor

Mlačine - Grabari podzemna voda

Krapinske toplice - izvor

Slika 20. Odnos sadržaja hidrogenkarbonata i sadržaja stabilnog izotopa ugljika δ13C u

termalnim vodama.

Općenito, manje negativne vrijednosti δ13C upućuju na veći udio anorganskog ugljika u

ukupnom DIC –u koji je nastao termalnom razgradnjom, odnosno interakcijom s

karbonatnim stijenama (mineralima) vodonosnika.

50

7. ZAKLJU ČAK

Geološki, hidrogeološki i geokemijski rezultati provedenih istraživanja upućuju

da na području između sjeverozapadne Hrvatske možemo razlikovati dvije vrste

geotermalnih vodonosnika. Prvoj skupini pripadaju Stubičke toplice i Krapinske toplice

čiji vodonosnici su pretežito izgrađeni od karbonatnih stijena, uglavnom mezozojske

starosti i termomineralnih vodonosnika Šmidhena i Varaždinskih toplica čiji su

vodonosnici smješteni na kontaktu arteških dubokih bazena i centralnog uzdignutog

gorja Hrvatskog zagorja s karbonatnim vodonosnicima.

Sadržaj stabilnih izotopa kisika i vodika je vrlo blizak pravcu oborinske vode

upućujući na pretežito meteorsko (oborinsko) porijeklo vode u geotermalnim

vodonosnicima.

Infiltracija recentnih oborinskih i površinskih voda ustanovljena je samo u

termalnoj vodi Stubičkih toplica, dok u ostalim istraživanim termalnim vodama nema

tricija iznad granice određivanja što znači da nema obnavljanja vodonosnika

suvremenim oborinama u poljednjih 40 godina.

S obzirom na aktivnost 14C te s tim u skladu određenu starost, najstarije vode

pripadaju Varaždinskim toplicama što s obzirom na osnovni ionski sastav je odraz

pretežito konatnog porijekla termalne vode.

51

LITERATURA

Bać, J. i Herak, M. (1962): Prijedlog za određivanje užih i širih zaštitnih zona

termomineralnih izvora u Hrvatskoj. Fond struč.dok., HGI, Zagreb

Craig, 1961; IAEA, 1981

Čabrijan, J.(1966): Varaždinske toplice. Povijesni pregled. Vijesti muzealaca i

konzervatora Hrvatske, 15, 5, 3-5, Zagreb

Dumičić, E. (1988): Geološko i geokemijsko praćenje bušotine VTT-1 u Varaždinskim

toplicama. Fond struč.dok., INA – naftaplin, Zagreb

Gorjanović- Kramberger, D. (1894 a): Geologija gore Samoborske i Žumberačke. Rad

Jugosl.akad.znan.umjet., 1201-82, Zagreb

Gorjanović–Kramberger, D.(1904a): Geologijska prijegledna karta Hrvatske i

Slavonije, Zlatar-Krapina. 1:75 000 , Zona 21, Col.XIV., Naknada Kralj.zemalj.vlade,

Odjel za unutarnje poslove, Zagreb

Gorjanović-Kramberger, D.(1904 b): Geologijska prijegledna karta Hrvatske i Slavonije

, 1:75 000 Tumač geologijske karte Zlatar-Krapina., Zona 21, Col.XIV., Naknada

Kralj.zemalj.vlade, Odjel za unutarnje poslove, Zagreb.

Gorjanović-Kramberger, D.(1904c): Geologijska prijegledna karta Hrvatske i Slavonije,

Rogatec-Kozje , 1:75 000 ., Zona 21, Col.XIII., Naknada Kralj.zemalj.vlade, Odjel za

unutarnje poslove, Zagreb.

Gorjanović-Kramberger, D.(1904 d): Geologijska prijegledna karta Hrvatske i

Slavonije, Tumač geologijske karte Rogatec-Kozje , 24 str.Naknada Kralj.zemalj.vlade,

Odjel za unutarnje poslove, Zagreb.

Horvatinčić, N et al., (1990): Određivanje podrijetla geotermalnih voda na području

Varaždinskih toplica .XII.Kongres geol.Jugosl.,4, 540-547, Ohrid.

52

Härdtl, A. (1862): Die Heilquellen und Kurorte des Österriechischen Kaiserstaates und

Ober-Italiens. Nach Ältlichen Mitteilungen bearbeitet. Druck von Jacob und

Holzhausen, 8-644, 80, Wien.

IAEA (1981): Stable Isotope Hydrology. Tehnical Report Series No. 210, Vienna.

IAEA (1983): Guidebook on Nuclear Techniques in Hydrology, Techical report series

No. 91, International Atomic Energy Agency, Vienna.

IAEA (1995): Isotope and geochemical techniques applied to geotehrmal investigations.

IAEA-TECDOC-788. ISSN 1011-4289, Vienna.

Jenko, K. i Jagačić, T. (1962): Rezultati geološkog kartiranja zapadnog dijela Hrvatskog

zagorja.Fond struč.dok., HGI, Zagreb

Jurišić- Mitrović, V. (2001): Izvještaj o rezultatima kemijskih analiza uzoraka vode za

zadatak „Monografija termalnih i mineralnih vrela RH“. Fond struč.dok., HGI, Zagreb.

Kovačić, M., Perica, R. (1998): Stupanj korištenja termalnih voda u Republici

Hrvatskoj. „Hrvatske vode“ 6, 25, 327-536, Zagreb

Miholić, S. (1932): Kemijsko istraživanje termalnih vrela Samoborske gore. Glasnik

Hem.društva Jugosl., 3,2,91-103, Beograd.

Miholić, S. (1945):Kemijske analize termalnog vrela u Stubičkim toplicama. Rad

Jugosl.akad.znan.umjet.278 (86) 195-212, Zagreb.

Miholić,S. (1952):Kemijski sastav i svojstva mineralnih voda. Godišnjak Balneol.-

klimat.institut NR Hrvatske 1, 7-18, Zagreb.

Miholić, S. i Trauner, L. (1952):Mineralne vode u Hrvatskoj. Godišnjak Balneol.-

klimat.institut NR Hrvatske 1, 59-133, Zagreb.

Miklin, Ž. (2005): Istraživanja termomineralne vode u Varaždinskim toplicama.

3.Hrvatski geol. Kongres, Vodič ekskurzija, 13-15, Zagreb.

Miletić, P. (1967):Hidrogeološke karakteristike voda sjeverne Hrvatske.Geol.vjesnik,

22, 511-524, Zagreb.

53

Pilar, Đ. (1884):Gutachen über die geologischen – hydrographischen Verhältnisse Der

Umgebung der Thermen von Daruvar, 34 pp, Daruvar.

Poljak, J.(1936): Stručno geološko mišljenje o termalnom vrelu Sv.Helena kod

Samobora . Geološko-paleontološki muzej u Zagrebu.Fond struč.dok., Hrv.geol.institut,

Zagreb.

Rubinić, A. (1961):Temperaturni odnosi u Panonskom bazenu na području Hrvatske .

Nafta , 10, 257-261, Zagreb.

Šimunić, A. & Hećimović, I. (1979): Tektonski odnosi sjeverozapadne Hrvatske

(Ivanščica, Kalnik i Ravna gora ). Zbornik radova Znan.savjeta za naftu

Jugosl.akad.znan.umjet., Sekcija za primjenu geologije, geofizike i geokemije, IV

god.znan.skup, 188-198, Zagreb.

Šimunić, An. (1986a): Geološka istraživanja, lociranje bušotine i izvještaj o rezultatima

bušenja u krapinskim toplicama . Fond struč.dok., HGI, Zagreb.

Šimunić, An. i Šimunić, Al. (1987): Rekonstrukcija neotektonskih zbivanja u

sjeverozapadnoj Hrvatskoj na temelju analize pontskih sedimenata.Rad

Jugosl.akad.znan.umjetn., 431, Razred za prirodne znanosti, 22, 155-177, Zagreb

Šimunić, Al. (1988):Sedimentno-petrografske analize uzoraka istražne bušotine St-3 u

Stubičkim toplicama i s Nikolinog brda u Topuskom. Fond struč.dok., HGI, Zagreb.

Šimunić, An. (2004):Vodoopskrba toplica i termalnih vrela u Hrvatskom zagorju.

Gazophylacium, god.XI., 3-4, 109-118, Zagreb.

Šimunić, An. i Šimunić, Al.(1997): Triassic Deposits of Hrvatsko zagorje.

Geol.Croat.,50/2, 243-250, Zagreb

Šimunić, An. i Šimunić, Al.(1998): Fosilni vulkan u Lepoglavi, Lepoglavski zbornik za

1996.god., 133-155, Zagreb.

Šimunić, An.(2008): Geotermalne i mineralne vode Republike Hrvatske, Hrvatski

geološki institut, Zagreb

Šikić, K. i dr. (1979): Osnovna geološka karta SFRJ: Tumač za list Zagreb , 81.str.

Institut geol.istraživanja, Zagreb, Savezni geol.zavod, Beograd

54

Trauner,L. & Miholić,S. (1959): The Radioactive Springs of Istarske toplice. A

Geochemical Study. Croatica chemica acta, 31, 33-40, Zagreb.

Vouk,V. (1916):Biološka istraživanja termalnih voda Hrvatskog zagorja. Prirodoslovna

istraživanja Hrvatske i Slavonije, 8, 1-17, Zagreb.

Vouk,V.(1919):Biologijska istraživanja termalnih voda Hrvatske i Slavonije. Drugi

izvještaj, Prirodoslovna istraživanja Hrv.i Slav., JAZU, 14,127-142, Zagreb.

Vukasović, Ž.(1897): Pabirci iz zemljoslovja Dalmacije, Hrvatske i Slavonije. Rad

Jugosl.akad.znan.umjetn, 46, 166-179, Zagreb.

Zloch, T. ( ili Koch) (1891): (rukopis) K ustanovljenju stitnog okoliša za mineralnu

kupelj Krapinske toplice u Hrvatskoj. Fond struč.dok., HGI , Zagreb

U Varaždinu, 30. lipnja 2011. Mirjana Polančec

55

SAŽETAK

Geotermalne vode četiri vodonosnika pripadaju rubnim jugozapadnim

dijelovima Panonskog bazena istraživane su koristeći hidrogeokemijske i izotopne

metode. Područje pripada sinklinoriju Hrvatskog zagorja i tektonskim jedinicama

Dravske i Savske potoline. Stijene gornjeg paleozoika, trijasa, jure, krede, paleogena,

neogena i kvartara izložene su na površini terena. Geotermalne vode istječu na površinu

duž aktivnih rasjednih zona.

Uzorci vode prikupljani su iz četiri geotermalna vodonosnika: Varaždinskih

toplica, Stubičkih toplica, Krapinskih toplica i Sv Helenskih toplica (Šmidhen). Mjereni

su slijedeći pokazatelji: temperatura vode, pH, el. vodljivost, hidrogenkarbonatni

alkalitet, koncentracija Ca2+, Mg2+, Na+, Cl-, SO42-, otopljeni CO2 i O2, te aktivnost

radioaktivnih izotopa ugljika - 14C i vodika - 3H (tricij). Također, izmjeren je sadržaj

stabilnih izotopa ugljika - δ 13C, kisika - δ 18O i vodika δ 2H (deuterij).

Dvije termalne vode, Stubičkih toplica i Krapinskih toplica pripadaju

geokemijskom tipu kalcijsko hidrogenkarbonatnih voda (CaMg-HCO3) dok termalne

vode Šmidhena i Varaždinskih toplica zbog povišene koncentracije natrija imaju

natrijsko kalcijsko magnezijsko hidrogenkarbonatno kloridni karakter (NaCaMg –

HCO3Cl). Te vode odražavaju utjecaj konatnih voda povezanih s dubokim bazenskim

vodonosnicima Savske potoline i Dravske potoline.

Utjecaj recentnih oborina otkriven je samo u termalnoj vodi Stubičkih toplica

što je vrlo važno zbog obnavljajućeg potencijala vodonosnika. U svim drugim

vodonosnicima ne postoji doprinos suvremene infiltracije oborinskih voda. Termalne

vode Varaždinskih toplica su najstarije zbog znatnog doprinosa konatnih (fosilnih)

bazenskih voda.

56

SUMMARY

Geothermal waters from the four aquifers belonging to the peripheral

southwestern part of Pannonian basin have been studied by applying hydrogeochemical

and isotopic methods. This region belongs to the synclinorium of Hrvatsko Zagorje and

tectonic units of the Drava River and the Sava River Basin. Rocks of the Upper

Paleozoic, Triassic, Jurassic, Cretaceous, Palaeogene, Neogene and Quaternary age are

exposed at the surface of a terrain. Geothermal waters discharge at the surface along

active fault zone.

Water samples were collected from the four geothermal aquifers: Varaždinske

toplice, Krapinske toplice, Stubičke toplice and St. Helen toplice (Šmidhen). Following

parameters were measured: water temperatures, pH, conductivity, hydrogencarbonate

alkalinity, concentration of Ca2+, Mg2+, Na+, Cl-, SO42-, dissolved CO2 and O2, and

radioactive isotopes of carbon - 14C and hydrogen - 3H (tritium). Also, stable isotope

content of carbon – δ13C, oxygen - δ 18O and hydrogen δ 2H (deuterium) were measured

too.

Two thermal waters from Stubičke toplice and Krapinske toplice belongs to

calcium-magnesium hydrogencarbonate geochemical type (CaMg-HCO3) while thermal

waters from Šmidhen borehole and Varaždinske toplice due to elevated sodium content

have sodium calcium magnesium - hydrocarboante chloride geochemical character

(NaCaMg – HCO3Cl). These waters reflecte the influence of connate waters connected

with deep basin aquifers of the Sava River Basin (Šmidhen) and the Drava River Basin

(Varaždinske toplice).

Recent precipitation influence were recognized only in Stubičke toplice termal water what is very important due to renewing potential of aquifer. In all other termal waters there is no recent precipitation contribution. A Varaždinske toplice termal water is the oldest due to considerable contribution of connate (fossil) basin