Výskyt minerálních vod v moravských Karpatech

Minerální vody vyžadují ke svému vzniku určité specifické geologické podmínky. U nás nejběžnější kyselky úzce souvisí s hlubokými zlomy v zemské kůře, které slouží pro přívod juvenilního oxidu uhličitého. Tektonické poruchy umožňují zároveň existenci termálních zřídel, pro něž je typický hluboký a rychlý koloběh podzemních vod. Dalším předpokladem výskytu minerálních vod jsou specifické sedimentární horniny. Ty, které obsahují dostatek organických látek jsou vhodné pro tvorbu sirných vod. Nepropustné jílovité a pyritem obohacené vrstvy umožňují vznik síranových, popřípadě železnatých vod. Komplexy usazeniny mořského původu.

Veškeré výše naznačené podmínky jsou typické pro oblasti geologicky mladé a labilní, kterých se přímo či nepřímo dotklo alpinské vrásnění v neogénu. Naopak geologicky staré a stabilní oblasti bez sedimentárního pokryvu podmínky pro vznik minerálních vod neposkytují.

Pásmo minerálních vod Západních Karpat náleží rozsáhlému alpsko-himalájskému horskému systému. Výskyt minerálních zřídel zde kopíruje průběh horských pásem a sníženin a směřuje od Ostravy a Moravskoslezských Beskyd směrem na JZ k Brnu a Mikulovu a pak dále do Rakouska. Na území moravských Karpat převažují především sirné vody, vyskytují se však i vody chloridové, uhličité a síranové.

Rozdělení minerálních vod

Uhličité vody

Uhličité vody, neboli kyselky představují naše nejznámější minerální vody. Jsou typické tím, že obsahují rozpuštěný oxid uhličitý (CO₂). Tento plyn má prakticky na všech lokalitách výskytu uhličitých vod postvulkanický původ a souvisí se sopečnou činností v mladších třetihorách, tedy v neogénu. Neznamená to ovšem, že všude tam, kde CO₂ vystupuje, byly v minulosti sopky. Důležitější než přítomnost sopečné činnosti jsou hluboké tektonické poruchy v zemské kůře a svrchním plášti dosahující do hloubek 25 až 30 km. Oxid uhličitý odtud pocházející se nazývá juvenilní nebo také magmatický. Vystupuje vzhůru zpravidla v místě křížení dvou a více zlomů, a když pronikne až do míst, kde se vyskytuje podzemní voda, začíná se v ní rozpouštět. Vzniká tak kyselina uhličitá, jež na okolní horninové prostředí působí ve srovnání s prostou vodou mnohem intenzivněji a agresivněji. Zvláště pak na horniny obsahující karbonáty, jako jsou vápenec, dolomit nebo vápnitý pískovec, v nichž vznikají kyselky s převahou vápenaté složky.

Pozn.: u nekarbonátových hornin (žuly, ruly, svory) se kyselka obohacuje o sodík (Na)‪ či draslík (K), hořečnatá (Mg) složka se tvoří zejména v čedičích, amfibolitech a hadcích.

Kyselky mohou vznikat i z vod kdysi mořských, pro něž je typická přítomnost chloridů, jako je tomu např. v Luhačovicích. Některé kyselky mohou být i termální, a to tehdy, pokud vody vystupují, tak jako oxid uhličitý, z velkých hloubek. Na území moravských Karpat je tomu tak v Teplicích nad Bečvou.

Uhličité vody se snadno poznají podle perlení a uvolňování drobných bublinek plynu. Místa vývěru často doprovází typické bublání. Dalším charakteristickým průvodním znakem bývají rezavé znaky hydroxidů železa v nejbližším okolí výtoku, a to při velmi malých koncentracích železnatého iontu ve vodě. U vápenatých kyselek dochází zase v okolí vývěru k vysrážení uhličitanu vápenatého. Pokud se tak děje po staletí a tisíciletí, vznikají u vývěru travertinové kupy nebo desky. Ve fosilní podobě se dochovaly na Přerovsku.

Pokud kyselka pramení v uzavřených, nízko položených a špatně větraných prostorách, dochází u vývěru k hromadění CO₂, který má větší hustotu než vzduch. Hrozí pak nebezpečí, že nechráněné a nepoučené osoby při vstupu do takového prostoru podlehnou mdlobám a následnému zadušení.

Výskyt uhličitých vod

Unikátem mezi našimi kyselkami jsou uhličité vody luhačovického typu na jih.–vých. Moravě, vytvořené díky andezitovému vulkanizmu z fosilních chloridových vod mořského původu, jež jsou uloženy v paleogenních horninách karpatského flyše.

Sirné vody

Pro sirné, nebo také sirovodíkové či sulfanové vody je typický obsah nepříjemně zapáchajícího plynu sirovodíku (sulfanu) H₂S. Vznik sirné vody je velmi složitý proces a je k němu zapotřebí splnění několika podmínek. V podzemní vodě musí být rozpuštěny sírany a voda musí přijít do kontaktu s organickými látkami, např. ve formě tekutých či plynných živic, které vznikají rozkladem organické hmoty. Přítomnost živic, nejčastěji to jsou metan a ropné látky, následně podmiňuje existenci a život desulfurikačních (sirných) baktérií, které jako důsledek svého metabolismu rozkládají rozpuštěné sírany, odnímají z něj kyslík a síru redukují na zapáchající sirovodík, jenž se rozpouští ve vodě. Sírany se tvoří obvykle chemickým rozkladu pyritu v horninách.

Flyšové pásmo Vnějších Západních Karpat je pro sirné vody v rámci ČR typické. Podloží je zde budováno flyšovými sedimenty, které představují pískovce, jíly, jílovce a břidlice, které vznikly v geologické historii pod hladinou moře a kde z dávných mořských organismů složitým procesem vznikla dnešní ropa a zemní plyn. V takto vzniklých sedimentech jsou často přítomny plynné uhlovodíky, zejména metan.

Proces vzniku sirných vod je velmi citlivý a reaguje i na nepatrné změny. Například teplotní výkyvy a přítok povrchových vod během ročních období vede ke změnám rychlosti tvorby H₂S, a tudíž i ke změnám jeho koncentrace v minerální vodě. Projevuje se to zvláště tam, kde H₂S vzniká v nevelkých hloubkách pod povrchem. Významně kvalitu sirné vody ovlivňuje také nadměrné čerpání vody a lidské zásahy v okolí pramene.

Prameny sirných vod zaujmou především typickým zápachem po zkažených vejcích, případně jiných, nepříjemně páchnoucích bioplynech.Významným průvodním jevem jsou rovněž bakteriální povlaky. Přímo u výtoku lze pozorovat černé povlaky sirných baktérií redukčního prostředí, jež jsou běžnou a nutnou součástí vody. Dále od výtoku se objevují charakteristické bílé povlaky tvořené koloniemi sirných baktérií oxidačního prostředí. U některých pramenů lze pozorovat i vzácné fialové sirné baktérie rodu Chromatium. Při větším objemu vody ve zdroji se mohou vznášet při hladině nebo i pod hladinou klky bílých i černých bakteriálních kolonií.

Výskyt sirných vod

Sirné vody se vyskytují většinou ve formě malých, ale četných pramínků, zejména v Západních Karpatech, kde se nacházejí horniny s ideálními vlastnostmi pro jejich vznik. Sirné prameny vyvěrají jak v hornatinách a vrchovinách tvořených paleogenními vrstvami flyšového pásma, tak ve sníženinách s vodorovně s vodorovně uloženými neogenními sedimenty.

Síranové vody

Síranové vody se tvoří loužením zvětralin, které pokrývají nepropustné jílovité či slínovité vrstvy sedimentů. Vznikají z atmosférických srážkových vod nehluboko pod zemským povrchem při pomalém průsaku. Tyto vody nesouvisejí se zlomy v zemské kůře a pohybem chemických látek pod zemským povrchem, ale naopak se specifickým složením hornin, atmosférickými procesy a morfologií terénu.

Základní vlastností je vysoká koncentrace síranů, které mohou vznikat buď rozpouštěním sádrovce a anhydritu (CaSO₄), nebo chemickým rozkladem sulfidů, zejména tedy pyritu. Významným faktorem ovlivňujícím vznik síranových vod bývá vysoký výpar, nízké srážky a rovinatý, nebo bezodtokový terén. Kvalita i kvantita je závislá na dané lokalitě i ročním období, mineralizace v konkrétním místě závisí na stupni vyloužení okolních sedimentů.

Mezi hlavní znaky síranových vod patří vysoká mineralizace, daná značnou rozpustností síranů, dále výrazně hořká chuť a silné projímavé účinky, což je způsobeno kombinací síranů a hořčíku. Hořké vody, vyskytující se v jílovitých sedimentech flyšového pásma, obvykle nevyvěrají na povrch a jímají se mělkými studnami.

Výskyt síranových vod

Síranové vody se vyskytují poměrně vzácně, což je dáno výše popsanými specifickými podmínkami pro jejich vznik. V současnosti se čerpají z území jih.–vých. od Brna. Z minulosti pocházejí zprávy o jejich výskytu na několika dalších místech na již. Moravě.

Chloridové a jodidové vody

Chloridové vody mají mořský původ a byly uvězněny ve vrstvách hornin v době jejich sedimentace. Dnes se obvykle vyskytují ve velkých hloubkách pod zemským povrchem a bývají čerpány vrty. Vzhledem k tomu, že jde o vody mořského původu, mají výrazné zastoupení Cl a Na složky, což se projevuje výraznou slanou chutí. Charakteristickým znakem mnoha chloridových vod je zvýšená přítomnost jodidů a bromidů. Stáří chloridových vod může dosahovat mnoho milionů let, přičemž během této dlouhé doby obvykle došlo v důsledku metamorfózy ke značným chemickým změnám původních mořských vod.

Výskyt chloridových a jodidových vod

Chloridové a jodidové vody mají většinou mořský původ, tj. vznikly z fosilních mořských vod, které byly během sedimentace uzavřeny mezi nepropustné vrstvy usazenin. Na povrch obvykle nevyvěrají, protože se nacházejí hluboko pod zemským povrchem. Objeveny byly většinou při vyhledávání ložisek ropy, zemního plynu nebo uhlí. Vyskytují se v různých geologických prostředích a zdaleka ne všechny se využívají.

Na Moravě jsou vázány na celou škálu hornin z různých geologických období — na příklad na krystalinikum pod karpatskými příkrovy (vrt Kozlovice), prvohorní sedimenty (vrty Němčičky, Dřevohostice, Uhřice, Újezd u Brna), druhohorní sedimenty (vrty na línii Rousínov — Ždánice, Bulhary, Kobylí, Mikulov, Mušov – 3G, Pasohlávky – 2G), paleogenní sedimenty flyšového pásma Západních Karpat (Luhačovice), neogenní sedimenty karpatské předhlubně (Darkov, Polanka nad Odrou, Chropyně), neogenní sedimenty vídeňské pánve (vrty pro lázně Hodonín a Lednice).

Železnaté vody

Železnaté, nesprávně železité, vody obsahují rozpuštěné dvoumocné železo v množství minimálně 10 mg/l. Železo se běžným rozpouštěním minerálů dostává do vod jen v nepatrném množství, a nebývá proto hlavní složkou minerálních vod. Rozpouštění železa napomáhá přítomnost CO₂ a zejména kyseliny sírové, jež vzniká rozkladem sulfidických rud, zejména pyritu. Železnaté vody se tedy vyskytují buď jako uhličité vody (kyselky), anebo důlní vody.

Přestože obsah železa v minerálních vodách bývá nízký, výrazně se projevuje při výtoku, kdy dvojmocné železo na vzduchu oxiduje na trojmocné, čímž se vytváří charakteristické povlaky hydroxidů. Železo je v minerálních vodách nežádoucí příměsí, vylučované hydroxidy působí problémy při lázeňském využití i plnění do lahví. Některé železnaté vody se však lázeňsky využívají. Železnaté vody mají nepříjemnou svíravou chuť a na jejich hladině se tvoří charakteristické filmové povlaky, které duhově mění barvu a při rozbití, narozdíl od podobných olejových skvrn, již nikdy nespojí se.

Termální vody

Za termální vody neboli termy jsou považovány všechny podzemní vody, jejichž teplota převyšuje 20 °C. Může se přitom jednat o jakékoliv další typy minerálních vod (prosté, uhličité, radiaktivní, sirné). Asi nejznámější termální prameny v oblasti moravských Karpat jsou v Teplicích nad Bečvou.

Termální vody se často dávají do souvislosti s postvulkanickými procesy, mnohem důležitější podmínkou pro jejich vznik jsou však zlomové struktury, umožňující hluboký oběh vody a její rychlý výstup. Výsledná teplota při zemském povrchu je dána nejenom hloubkou zlomu, ale také tím, nakolik se voda při výstupu ochladí.

Co je to minerální voda

Minerální voda, zkráceně minerálka, je běžné označení pro vodu z přírodních zdrojů. Termín minerální voda není jednoznačný, existuje řada definic, které se liší v závislosti na autoritě i oblasti. V rámci České republiky byl tento termín užíván v souladu s normou ČSN 86 8000 pro přírodní vody s vyšším obsahem rozpuštěných látek, vody proplyněné, vody s vyšší teplotou či s vyšší radioaktivitou než je u běžných vod v jejich okolí běžné apod.

Roku 2001 byla terminologie sjednocena a termín minerální voda může být použit prakticky pro jakoukoli vodu získanou z podzemí. V některých zahraničních oblastech může být použití termínu minerální voda poměrně problematické. Zvlášť v oblastech s aktivní sopečnou činností je minerální voda (jak ji chápeme dle měřítek ČSN 86 8000) zcela běžnou záležitostí a mineralizace kolem 1 g/l nepředstavuje nic nezvyklého.

Do roku 2001 byla v souladu s normou ČSN 86 8000 o minerálních vodách jako minerální voda chápána taková, která splňovala alespoň jedno z následujících sedmi kritérií:

• mineralizace minimálně 1 g/l,
• obsah CO₂ minimálně 1 g/l,
• obsah H₂S minimálně 1 g/l,
• obsah Fe²⁺ minimálně 10 mg/l,
• zvýšené množství pro zdraví významného chemického prvku (I, F, S, H₂SiO₃ aj,),
• teplota vývěru přesahuje 20 °C,
• vykazuje radioaktivitu 1 500 bq/l způsobenou radonem (²²²Rn).

Zákon č. 164/2001 Sb. a vyhláška č. 432/2001 Sb.

V souvislosti se sjednocením právního systému po vstupu České republiky do Evropské unie došlo ke změně legislativy a původní normu ČSN nahradil zmíněný lázeňský zákon a vyhláška o zdrojích a lázních, podle jejíž přílohy č. 1 (kritéria pro hodnocení minerálních vod, plynů a peloidů) je přirozeně se vyskytující podzemní voda původní čistoty, stálého složení a vlastností, která má z hlediska výživy fyziologické účinky dané obsahem minerálních látek, stopových prvků nebo jiných součástí, které umožňují její použití jako potraviny a k výrobě balených minerálních vod. To je prakticky každá voda vytěžená z podzemí bez ohledu na úroveň mineralizace.

Vodám, které byly podle původní klasifikace značené jako minerální, byl v podobném významovém rozsahu přiřazen termín minerální voda pro léčebné využití. Taková musí splňovat alespoň jedno z následujících pěti kritérií:

• mineralizace minimálně 1 g/l,
• obsah CO₂ minimálně 1 g/l,
• obsah pro zdraví významného chemického prvku,
• teplota vývěru přesahuje 20 °C,
• vykazuje radioaktivitu přes 1 500 bq/l.

Dělení minerální vod

Na základě legislativy z roku 2001 jsou minerální vody dělené:

Podle celkové mineralizace

• velmi slabě mineralizované, s obsahem rozpuštěných pevných látek do 50 mg/l,
• slabě mineralizované, s obsahem rozpuštěných pevných látek 50—500 mg/l,
• středně mineralizované, s obsahem rozpuštěných pevných látek 500—1500 mg/l,
• silně mineralizované, s obsahem rozpuštěných pevných látek 1500—5000 mg/l,
• velmi silně mineralizované, s obsahem rozpuštěných pevných látek přes 5000mg/l.

Podle rozpuštěných plynů a obsahu významných složek

• uhličité, s obsahem CO₂ minimálně 1 g/l vody,
• sirné, s obsahem titrovatelné síry (sulfan disociovaný v různém stupni a thiosírany) nad 2 mg/l vody,
• jodidové, s obsahem jodidů nad 5 mg/l vody,
• ostatní, např.:
  • se zvýšeným obsahem kyseliny křemičité (nad 70 mg/l vody),
  • se zvýšeným obsahem fluoritů (nad 2 mg/l vody).

Podle pH

Pouze tehdy, jde–li o vody:

• silně kyselé — s hodnotou pH pod 3,5,
• silně alkalické — s hodnotou pH nad 8,5.

Podle radioaktivity

• Radonové vody jsou charakteristické radioaktivitou přesahující 1500 bq/l způsobenou radonem ²²²Rn.

Podle přirozené teploty u vývěru

• studené, s teplotou do 20 °C,
• termální:
  • vlažné, s teplotou do 35 °C,
  • teplé, s teplotou do 42 °C,
  • horké, s teplotou nad 42 °C.

Podle osmotického tlaku

• hypotonické, s osmotickým tlakem menším než 710 kPa (280 mOsm),
• isotonické, s osmotickým tlakem 710—760 kPa (280—300 mOsm),
• hypertonické, s osmotickým tlakem větším nad 760 kPa (300 mOsm).

Podle hlavních složek

Podle složek, které jsou v součtu součinů látkové koncentrace a nábojového čísla všech aniontů (nebo kationtů) zastoupeny alespoň 20 %. Typ vody se charakterizuje v pořadí od nejvíce zastoupených složek, a to nejprve pro anionty, poté pro kationty.

Podle využitelnosti jako léčivé

Pokud jsou na základě odborného posudku použitelné k léčebným účelům.

Podle vlastností jako stabilní

Pokud splňuje následující podmínky:

• teplota, celková mineralizace a obsah CO₂ kolísá pouze v rámci přirozených výkyvů max. ± 20 %,
• typ vody stanovený podle hlavních složek se nemění,
• obsah léčivých látek (např. I, F atp.) či radioaktivita nekolísá o více než ± 30 % — pokud je na základě jejich obsahu voda klasifikována jako léčivá,
• minimální hodnoty neklesají pod stanovená kritéria.

Pokud má být nějaká minerální voda oficiálně lázeňsky a léčebně využívána, je pak konkrétní pramen (vrt) po stanovení všech podmínek pro vyhledávání, ochranu a využívání stanoven vyhláškou Ministerstva zdravotnictví jako přírodní léčivý zdroj. Analogicky zdroj minerální vody, která se používá na výrobu balených minerálních vod, musí být vyhláškou Ministerstva zdravotnictví osvědčen jako zdroj přírodní minerální vody.

Další definice a související termíny

I přes novou legislativu z roku 2001 se v hydrogeologické praxi stále užívá termín minerální voda v rozsahu normy ČSN 86 8000. Pokud mluvíme o minerální vodě, je proto důležité specifikovat, jaký význam máme na mysli:

• prostá voda – taková, která nesplňovala limity normy ČSN, voda běžně používaná k pití — dnes již může být klasifikovaná jako minerální, pokud pochází z podzemí,
• mineralizovaná voda – obsahuje zvýšené množství minerálních látek, ale není přírodního původu,
• důlní voda – případ mineralizované vody, definuje ji zákon č. 44/1988 Sb.,
• kyselka – minerální voda s obsahem CO₂ minimálně 1 g/litr,
• zřídlo – obecně místo, z něhož jsou získávány přírodní zdroje, ve vztahu k minerální vodě pramen (přírodní) či vrt (umělý).