Anastasija Ðorðeviæ

Specifiènosti hemizmatermomineralnih vodaSijarinske Banje kaoposledica hidrogeološkihsvojstava

Istra�ivanje termomineralnih voda SijarinskeBanje izvedeno je sa zadatkom da se utvrdi spe-cifiènost hemizma podzemnih voda u odnosu nahidrogeološke faktore podruèja. Na osnovu kla-sifikacije O. A. Alekina sve vode spadaju utermomineralne vode bikarbonatne klase, natri-jumske grupe, II tipa. Uporeðujuæi dobijene re-zultate sa ranijim istra�ivanjima (Ristiæ V. 2002.Sijarinska Banja – izvor zdravlja i �ivota.Leskovac: Podru�nica Srpskog lekarskogdruštva) mo�e se konstatovati da se hemijskisastav makrokomponenti nije bitnije promenio,što ukazuje na relativno stabilan hemizam tokomvremena, odnosno da su rezultati u poslediènojvezi sa geološkom graðom terena. Visokekoncentracije bikarbonata i natrijuma potièu izstenske graðe podloge. Prisustvo NH4

+najvero-

vatnije je posledica antropogenog zagaðenjazemljišta koji usled infiltracije atmosferskih pa-davina u pri površinskim slojevima dospeva upodzemne vode Sijarinske Banje.

Uvod

Sijarinska Banja se nalazi se na jugu Srbije uopštini Medveða, udaljena je 330 km jugo-zapadno od Beograda i 52 km jugoistoèno odLeskovca. Na severu Sijarinske Banje nalazi seplanina Goljak, na istoku Sijarina, na jugu Svi-rce, a na zapadu brdo Banja. Istra�no podruèje senalazi na 492 m nadmorske visine.

Na podruèju Sijarinske Banje nalazi se u du-�ini od 800 metara veliki broj termomineralnihizvora: Jablanica, Zdravlje, Suzica, Sne�nik,Kiseljak i bušotina B-4 u „Gornjoj” Banji i Raj,Spas, Borovac, Gejzir, Veliki Gejzir, Mali Gej-zir, Inhalator i Rimski izvor u „Donjoj” Banji.Vode istra�nog podruèja koriste se za leèenje pi-jenjem i kupanjem, te narod dolazi na leèenje odraznovrsnih bolesti. Sijarinska Banja jedna je odnajznaèajnijih banja u Srbiji. Najveæi vodotokoviistra�nog podruèja su reke Jablanica, koja nastajeod Banjske i Tularske reke, i Banjska reka, kojaprotièe kroz Sijarinsku Banju (Ristiæ 2002).

Na terenu je zastupljen pukotinski tip izdani,formiran u okviru dacito-andezita. Podzemnevode izdani kaptirane bušotinom B-4 su u direkt-noj hidraulièkoj vezi sa reènim tokovima (Petro-viæ Pantiæ i Zlokolica Mandiæ 2012).

Reljef istra�nog podruèja je vulkanogenogporekla, oblikovan pod dejstvom fluvio-denuda-cionih procesa, spiranja, jaru�anja i mehanièkograspadanja stena (Vukanoviæ et al. 1965).

Teren je slo�ene geološke graðe i pripadazoni Tupalske dislokacije, koju èine Lecka vul-kanska oblast i tupalska andezitska masa, èije supovršinske manifestacije terena razlièite i zaviseod karaktera stena (slika 1). Od stena u sastavgeološke graðe ulaze sitnozrni biotitski gnajsevi,leptinoliti i mikašisti, kvarciti, kreènjaci, mer-meri, migmatiti i kristalasti škriljci. Tercijarnetvorevine su predstavljeni gornjooligocenskimsedimentima, andezitima i njihovim piroklasti-tima kao i neogenim naslagama (Vukanoviæ et

al. 1965).

ZBORNIK RADOVA 2014 GEOLOGIJA • 319

Anastasija Ðorðeviæ (1997), Lebane, CaraDušana 29/A, uèenica 2. razreda Gimnazije uLebanu

MENTOR: Dejan Neškoviæ, master in�., struènisaradnik, Rudarsko-geološki fakultetUniverziteta u Beogradu

320 • PETNIÈKE SVESKE 73 DEO II

Slika 1. Geološka karta istra�nog podruèja (crte� A. Avramoviæ, prema OGK SFRJ K 34-44, list Leskovac,1:100000)Legenda:1 – GS – Sitnozrni gnajsevi, leptinoliti i mikašisti, nerašèlanjeni; 2 – GB – Sitnozrni biotitski gnajsevi;3 – A – Amfibolitski škriljci i amfiboliti; 4 – Se – Serpentiniti; 5 – 5Ol3 – Tufovi, tufiti, tufni pešèari, peskovitilaporci, kreènjaci, pešèari i glinci; 6 – �bh – Biotit-hornblenda andeziti; 7 – Q – Kvarcne mase i breèe;8 – al – aluvijum.

Figure 1. Geological map of the explored area (drawing A. Avramoviæ, based on OGK/ General Geologicmaps/ SFRJ K 34-44, Leskovac, 1:100000)Legend:1 - GS – Gneiss, leptinolite and schist, undivided; 2 – GB – Gneiss; 3 – A – Amphibolite’s shale andamphitolites; 4 – Se – Serpentinite; 5 – 5Ol3 – Tuffs, tuffite, tuff’s sandstone, sandy marls, limestones,sandstones and clays; 6 – �bh – biotite-hornblende andesite; 7 – Q – Quartz stones and breccia;8 – al – alluvium.

Na osnovu ranijih istra�ivanja ustanovljenoje da izvori potièu od hidrotermalnih rastvora,koji su nastali u postvulkanskoj aktivnosti (Milo-jeviæ 1990, prema Petroviæ et al. 2012). Podzem-ne vode sa veæih dubina se mešaju sa malomineralizovanim vodama iz pliæih slojeva i na tajnaèin nastaju vode Sijarinske Banje, navodi N.Milojeviæ. Prema Protiæu (1995), termomine-ralne vode Sijarinske Banje su formirane u ok-viru Lecke vulkanske oblasti. Ove vode cirkulišupo kontaktu dacitskog dajka levom obalom reke,a ka jugoistoku dajk se gubi ispod aluvijuma, kodizvora Jablanice. Utvrðeno je da je otkriven dacitkoji ima nastavak u kontaktu sa škriljcima upravcu severoistoka. Ju�nije se javlja veliki brojproboja dacito-andezita subvulkanske facije(Milojeviæ 1990, prema Petroviæ et al. 2012).

Izvori termomineralnih podzemnih voda senalaze na maloj udaljenosti (slika 2), a njihovihemijski sastavi se razlikuju u pojedinim kom-ponentama (Ristiæ 2002), pa je cilj ovog radaanaliza faktora koji bi mogli da utièu na speci-fiènosti hemizma ovih voda. Vršena je uporednaanaliza dobijenih podataka sa rezultatima ranijihistra�ivanja kako bi se ispitala stabilnost he-mizma.

Materijal i metode

Uzorkovane su podzemne vode sa pet izvora– sa izvora Suzica, Jablanica, Hisar, Borovac iSpas. Ove lokacije su odabrane za uzorkovanjeimajuæi u vidu da se na njima reðe vrše ispiti-vanja u odnosu na bušotinu B-4, koja se perma-nentno istra�uje du�i niz godina. Uzorkovanje jeizvršeno jednokratno u prvoj polovini avgusta,nakon lokalnih padavina kako bi se hemijskisastav voda uporedio sa ranijim istra�ivanjimagde je uzorkovanje vršeno u sušnom periodugodine. Primenjene su standardne metode hidro-hemijskog istra�ivanja (Papiæ 1984). Volume-trijskom metodom su odreðeni HCO3

–, Cl–, Ca2+,Mg2+, kolorimetrijskom metodom NH4

+, NO2–,

NO3–, PO4

3–, SO42–, plamenom fotometrijom Na+

i K+ i atomskom apsorbcionom spektrofotome-trijom Fe, Al, Mn i Cu. Raèunskim putem suodreðeni tvrdoæa i ukupna mineralizacija vode.Temperatura je merena termometrom, elektro-provodljivost – konduktometrom (EC 215), a pHvrednost – pH metrom (PCE-PH205).

ZBORNIK RADOVA 2014 GEOLOGIJA • 321

Slika 2. Polo�aj stajnih taèaka (prema:earth.google.com)

Figure 2. Sampling points (according to:earth.google.com)

Tabela 1. Osnovni parametri uzorkovanih voda

Izvor Temperatura(°C)

Elektroprovodljivost(μS/cm)

Mineralizacija(mg/L)

Tvrdoæa vode(°dH)

pH vrednost

Suzica 29.0 4421 2837 12.90 6.7

Jablanica 26.2 4392 2811 12.90 6.6

Hisar 40.0 4490 2852 16.68 7.2

Borovac 28.5 4162 2703 14.14 7.3

Spas 29.0 4170 2639 19.18 6.9

322 • PETNIÈKE SVESKE 73 DEO II

Rezultati i diskusija

Rezultati osnovnih parametara ispitivanihvoda dati su u tabeli 1. Rezultati pokazuju da seanalizirani uzorci meðusobno ne razlikuju punou pogledu elektroprovodljivosti, tvrdoæe vode iukupne mineralizacije . Meðutim, uoèljiva jerazlika u temperaturi ovih izvora. Na osnovu re-zultata temperature vode zakljuèuje se da vodeSijarinske Banje ne cirkulišu na istoj dubini. Iztabele se vidi da je temperatura na èetiri izvora(Suzica, Jablanica, Borovac i Spas) u rasponu od26.2°C do 29.0°C, dok je na izvoru Hisar tem-peratura vode 40.0°C (temperatura na izvoru B-4je 72.0°C). Elektroprovodljivost za sve uzorke jeu intervalu od 4162 μS/cm do 4490 μS/cm. Tvr-doæa vode je od 12.90°dH (izvori Suzica i Jabla-nica) do 19.18°dH (izvor Spas). pH vrednost je urasponu od 6.6 do 7.3.

Hemizam ispitivanih voda dat je u tabeli 2. Izove tabele se vidi da u anjonskom sastavu pre-ovladava bikarbonatni jon, dok je od katjona naj-zastupljeniji jon natrijuma, te se zbog ovakvoghemizma vode izvora Spas, Borovac, Hisar, Ja-blanica i Hisar svrstavaju u vode bikarbonatneklase, natrijumske grupe, II tipa, prema klasi-fikaciji O. A. Alekina.

Najveæe razlike u hemizmu vode se prime-æuju kod nitrata i fosfata, što se mo�e smatratiposledicom pripovršinskog zagaðenja. Odreðenerazlike postoje i u koncentracijama elemenata

koji su manifestacija geološke graðe terena –natrijumu, gvo�ðu i manganu.

Koncentracija HCO3– varira od 2830 mg/L

do 3050 mg/L. Njihova visoka koncentracijapotièe rastvaranjem Ca(HCO3)2. U geološkugraðu istra�nog podruèja ulaze kreènjaci i mer-meri. U reakciji CO2 iz voda sa kalcitom i vodomnastaje Ca(HCO3)2 koji je vrlo nepostojan, štodovodi do rastvaranja kalcijum-bikarbonata.Kalcijum-bikarbonat se razla�e na jone kalci-juma i bikarbonata, pa bikarbonatni jon ulazi uhemijski sastav voda.

Koncentracije Na+ su od 941 mg/L (izvor Bo-rovac) do 1078 mg/L (izvor Jablanica) i prelazemaksimalne granice koncentracije propisane zaispravne vode za piæe (150 mg/L). Poreklo natri-juma uslovljeno je geološkom graðom. Na terenuse javljaju stene meðu kojima preovlaðujuplagioklasi i njihov predstavnik albit, koji sadr�ivisoke koncentracije natrijuma (10%). Poredstena izgaðenih od plagioklasa, na terenu su zas-tupljeni i serpentiniti i biotit-hornblenda anden-ziti u èiji sastav, takoðe ulaze i plagioklasi. Terenèine i gornjooligocenski sedimenti, koji su pre-dstavljeni pešèarima, glincima i tufovima, ukojima se albit javlja kao sekundarni mineral.Cirkulacijom termalne vode razla�u albit, pre-vode ga u rastvor i na taj naèin natrijum dospevau podzemne vode.

Koncentracije Fe kreæu se u intervalu od 0.1do 2.8 mg/L (slika 3b), i veæe su u odnosu namaksimalno dozvoljenu koncentraciju u isprav-

Slika 3. Koncentracije mangana (a) i koncentracija gvo�ða (b)

Figure 3. Concentrations of manganese (a) and iron (b)

nim vodama za piæe (0.3 mg/L) na izvorimaSuzice, Hisara, Borovca i Spasa, dok je na izvoruJablanice u okviru dozvoljenih granica (tabela2). Koncentracije Mn (0.013-0.39 mg/L) (slika3a) veæe u odnosu na MDK (0.05 mg/L) naizvorima Hisar i Borovac. Poreklo Fe i Mn upodzemnim vodama Sijarinske Banje mo�e sepovezati sa gnajsevima koji se nalaze u geološkojgraði terena (Vukanoviæ et al. 1965). U sastavgnajseva ulaze granati. U granate spadaju piral-spite u èiji sastav ulaze gvo�ðe i mangan. Zbogove èinjenice pretpostavlja se da upravo iz piral-spita potièu gvo�ðe i mangan u vodama Sija-rinske Banje. Rastvorljivost piralspita zavisi odtemperature vode (Filipoviæ i Dimitrijeviæ 1991),pa se razlika u koncentracijama ispitanih para-metara izmeðu izvora mo�e objasniti razlièitimtemperaturama izvora.

Koncentracije hlorida u rasponu od 96 do118 mg/L. One se nalaze u dozvoljenim koncen-tracijama (maksimalna vrednost koncentracije uispravnoj vodi za piæe iznosi 200 mg/L). Istra�nopodruèje je izgraðeno i od kristalastih škriljaca,koji su predstavljeni zelenim škriljcima. Bojuzelenih škriljaca uslovljavaju soli hlorida, prven-stveno natrijum-hlorid. Soli hlorida (CaCl2) sudobro rastvorne u vodi pri visokim tempera-turama, pa njihovim rastvaranjem hloridni jondospeva u vodi.

Koncentracije bakra su izmeðu 0.003 i 0.013mg/L (slika 4), što predstavlja zanemarljive vre-dnosti u odnosu na njegove maksimalno dozvo-ljene koncentracije (2 mg/L). Prema pretpostavcida se vode formiraju u Leckom andezitskom ma-sivu (Protiæ 1995), koji sadr�i bakar u minera-lima halkopirita (CuFeS2), enargita (CuAsS4),tetraedrita ([Cu6(Cu4(Fe,Zn)2)]Sb4S13) i luzoita(Cu3AsS4), mogle bi se oèekivati visoke kon-centracije bakra u vodama. Visoke koncentracijebakra su oèekivane i zbog tupalskog andezitskogmasiva, koji se nalazi u blizini, a sadr�i bakar uvidu minerala halkopirita (CuFeS2) i enargita(Cu2CuAsS4). Meðutim, bakra u ovim vodamaima u niskim koncentracijama. U vodama u ko-jima pH vrednost nije kisela, bakar ne mo�e da sezadr�i, veæ se talo�i (Protiæ 1995). Razlog nepo-stojanosti, odnosno malih koncentracija bakra uovim vodama mo�e biti upravo pH vrednost kojaje bliska neutralnoj (6.6-7.3) (slika 5). Izmeðuostalog, pomenuti minerali se verovatno nalaze

na veæoj dubini, onda ih sama mineralna voda nedotièe, pa bakar ne dospeva do vode.

Koncentracija NH4+ (0.1-0.4 mg/L) je iznad

maksimalno dozvoljene koncentracije u vodamaza piæe (0.1 mg/L) u svim uzorcima. Koncentra-cije nitrata (0.3-7.0 mg/L) su u okviru granicamaksimalno dozvoljenih koncentracija u vodi zapiæe (50 mg/L). Ranija istra�ivanja (Ristiæ 2002)pokazuju da su koncentracije amonijum jona usušnom periodu godine ispod granica detekcije.Kapta�e ovih izvora su u lošem stanju, pa se pri-sustvo azotovih jedinjenja u vodama vezuje zasekundarno zagaðenje, odnosno zagaðenje nas-taje u pripovršinskim slojevima – dolazi do me-šanja izdanskih voda sa vodama iz površinskih

ZBORNIK RADOVA 2014 GEOLOGIJA • 323

Slika 4. Koncentracija bakra

Figure 4. Concentrations of copper

Slika 5. pH vrednost

Figure 5. pH value

324 • PETNIÈKE SVESKE 73 DEO II

slojeva. Uzorkovanje za potrebe ovog istra�i-vanja je vršeno neposredno nakon padavina štoide u prilog pretpostavci da amonijum jon dos-peva u podzemne vode infiltracijom atmosfer-skih padavina. U vreme uzorkovanja NH4

+ se jošuvek nije oksidovao do nitrata, pa su koncen-tracije nitrata niske, što ukazuje na skorašnje za-gaðenje. Koncentracije fosfata (0.06-4.90 mg/L)se nalaze iznad dozvoljenih granica u vodama zapiæe (0.03 mg/L). Fosfati u vodama takoðe su in-dikatori organskog zagaðenja.

Uporeðujuæi dobijene rezultate sa ranijim is-tra�ivanjima (Ristiæ 2002) mo�e se konstatovatida se hemijski sastav makrokomponenti nijebitnije promenio, što ukazuje na relativno sta-bilan hemizam tokom vremena, odnosno da onprevashodno potièe od geološke graðe tla.

Iz dijagrama dobijenog klaster analizom(slika 6), raðenom po parametrima na koje nema

površinskog uticaja (metali i bikarbonatni jon),mo�e se videti da se izvori grupišu u dve grupe.Izvor Hisar, koji se najviše razlikuje od ostalihizvora, najslièniji je po hemizmu bušotini B-4.Najsrodniji izvori druge grupe su Suzica i Jabla-nica, sa njima Spas, kao i Borovac. Geološkekarakteristike lecke vulkanske oblasti i tupalskeandezitske mase su razlièite, te odatle potièe irazlika u hemizmu – viša koncentracija bikar-bonata, gvo�ða i mangana na izvoru Hisar u odn-osu na ostale izvore (tabela 2). I klaster analiza zakoncentaciju anjona (slika 7), koji bi mogli dauka�u na površinsko zagaðenje, pokazuje da seizvori dele u dve grupe. Grupe su unekolikokompatibilne sa prethodnom analizom: jednojgrupi pripadaju Hisar, B-4 i Borovac, dok su udrugoj grupi Suzica, Jablanica i Spas. Saglasnostrezultata klaster analize ukazuje da površinskozagaðenje ima mali uticaj na ove izvore.

Slika 6.Dijagram sliènosti izvora naosnovu koncentracije metalai bikarbonata

Figure 6.Diagram of similaritiessources according toconcentracions of metals andbicarbonate ions

Slika 7.Dijagram sliènosti izvora naosnovu koncentracije anjona

Figure 7.Diagram of similaritiessources according toconcentracions of anions

ZakljuèakPrema klasifikaciji O. A. Alekina sve vode se

svrstavaju u vode bikarbonatne klase, natri-jumske grupe, II tipa. Dobijeni rezultati su sliènirezultatima iz ranijih istra�ivanja, što ukazuje dahemijske osobine ovih voda zavise prvenstvenood geološke graðe terena.

Temperatura vode na izvoru Hisar je viša odtemperature drugih istra�ivanih izvora, zaklju-èujemo da on cirkuliše na veæoj dubini. Po he-mizmu, na osnovu klaster analize, karakteristikeizvora Hisar takoðe najviše odstupaju od kara-kteristika ostalih izvora.

Iako su na terenu zastupljeni halkopirit i enar-git, u vodama je bilo zanemarljivih koncentracijabakra. Èinjenica da u sredinama u kojima pHvrednost nije kisela bakar ne mo�e da se zadr�i jerazlog zašto nema bakra u ovim vodama, pošto jepH vrednost na svim izvorima bliska neutralnoj.

Postojanje gvo�ða i mangana u vodama Sija-rinske Banje mo�e se vezati za gnajseve, gdespadaju piralspite. U sastav piralspita nalaze segvo�ðe i mangan. Na razlièitim temperatura pi-ralspite se razlièito rastvaraju, te odatle razlike ukoncentraciji gvo�ða i mangana na izvorima.

Izuzetak u hemizmu, mikrokomponente kojene zavise od geološke graðe, su vrednosti azotnihjedinjenja i fosfata u veæem broju uzoraka. Re-zultati analiza ovih parametara se razlikuju odprethodnih istra�ivanja i menjali su se pod uti-cajem antropogenog faktora i atmosferskih pa-davina, te je zagaðenje voda primeæeno samo upripovršinskim slojevima. Zbog povišenih kon-centracija u periodu uzorkovanja, voda nije bilaza piæe.

Zahvalnost. Zahvaljujem se svom mentoruDejanu Neškoviæu i studentu Aleksi Vujinoviæu(departman MKPG na Rudarsko-Geološkomfakultetu) na pomoæi oko interpretacije rezultata.

Literatura

Filipoviæ B. i Dimitrijeviæ N. 1991. Mineralnevode. Beograd: RGF Univerziteta u Beogradu

Petroviæ Pantiæ T., Zlokolica Mandiæ T. 2012.Hidrogeotermalni sistem Sijarinske banje. U IVKongres banja sa meðunarodnim uèešæem –

zbornik radova (ur. M. Lazoviæ et al.).Vrnjaèka Banja: Udru�enje banja Srbije, str.154-163.

Protiæ D. 1995. Mineralne i termalne vodeSrbije. Beograd: Geoinstitut

Ristiæ V. 2002. Sijarinska Banja – izvorzdravlja i �ivota. Leskovac: Podru�nicaSrpskog lekarskog društva

Vukanoviæ M., Karajièiæ Lj., Dimitrijeviæ M.,Mo�ina A., Gagiæ A., Jevremoviæ M. 1965.Tumaè za list Leskovac, K 34-44. Beograd:Savezni geološki zavod

Anastasija Ðorðeviæ

The Specificity of the Chemism ofThermomineral Waters fromSijarinska Banja Spa as aConsequence of HydrogeologicalFactors

The research of thermomineral waters fromSijarinska Banja Spa was done to show the speci-ficity of the chemism of subterranean waters inregard to hydrogeological factors of the terrain.Based on the classification of O. A. Alekin, allwaters belong to the thermomineral water bicar-bonate class, sodium group and II type. Compar-ing the obtained results with the results of earlierresearch (Ristiæ 2002), it can be concluded thatthe waters of Sijarinska Banja Spa have a stablechemical composition of macro components indifferent periods of time, so the results are relatedto the geological structure of the field. It can beconcluded with great certainty that there is a highconcentration of bicarbonate and sodium ionscaused by the geological structure of the field.The presence of NH4

+ is most likely a conse-quence of anthropogenic soil pollution which,due to infiltration of precipitation in the layersnear the surface, reaches the groundwater ofSijarinska Banja Spa.

ZBORNIK RADOVA 2014 GEOLOGIJA • 325