Závěrečná zpráva o hydrogeologickém výzkumu Bílinské kyselky

I. Úvod

Bílinská kyselka je vzácný zdroj chladné ryzí alkalické kyselky, jediné svého druhu v Českém masívu. Vyvěrala v několika pramenech při úpatí svahu na levém břehu údolí řeky Bíliny (Bělé) asi 2 km k jihozápadu od města Bíliny nedaleko kopce Bořeň.
Balneologicky je ceněn její vysoký obsah kyselého uhličitanu sodného (4400 mg/l) s poměrně nízkým obsahem síranů (570 mg/l) a železa (kolem 1 mg/l) při vyšším obsahu volného kysličníku uhličitého (přes 2 g/l). Téměř všechna kyselka se plní do láhví, jen nepatrná část se používá v místních lázních k léčbě pooperačních stavů žaludku a nespecifických chorob cest dýchacích.
V letech 1959–1965 jsem na žádost Středočeských zřídel n.p. navrhl, řídil a vyhodnotil průzkumné práce, jejichž cílem bylo dosažení zvýšené vydatnosti kyselky. Průzkum ukončený vybudováním jímacích vrtů dovršil postupný vývoj zachycení kyselky od mělkých pramenních jímek přes hlubokou jímací šachtu jedinečných rozměrů.
Na návrh profesora Dr. Ing. Oty Hynieho, DSc., jsem rukopis doplnil a předkládám jej v této formě jako kandidátskou disertační práci. Vděčně vzpomínám též světlé památky profesora Dr. Odolena Kodyma, DSc., který byl mým prvním školitelem.

II. Přehled starších prací

Bílinské kyselce byla věnována (zvláště v minulém století) poměrně značná pozornost jak ze strany geologů, tak i chemiků. Většina prací pojednává o Teplicích a stať o bílinské kyselce tvořívá závěr, neboť byla doporučována jako doplňková kúra k teplické léčbě.
Vůbec nejstarší zmínka o bílinské kyselce je z r. 1607. Zhořelecký fyzikus C. Schwenckfeldt věnoval Bílině poslední kapitolu svého spisu o Teplicích. Z výsledků zkoušek uvádí, že voda obsahuje sůl a vápenec, a proto místo názvu kyselka Sauerbrunn doporučuje označení Salsula-Sältzling. Uvádí početný seznam chorob, jež bílinská voda léčí.

W. Sparmann (1733) cituje kroniku Václava Hájka a uvádí, že pitné kúry zavedl D. Zittmann. Z r. 1786 je známa první chemická analýza od J. Berzelia. O dva roky později vychází první vědecká monografie o bílinské kyselce od F.A. Reusse (1788), který zevrubně popisuje přírodní poměry. D. Hufeland (1815) klade bílinskou kyselku na první místo ve střední Evropě pro vysoký obsah CO₂ (49 kubických palců na 1 libru).
Zásadním přínosem byly práce z let 1886–1898, popsané v monografii W. Gintla, G. Laubeho a F. Steinera. G. Laube popisuje geologické poměry a W. Gintl se snaží vysvětlit genezi vody jako produkt působení CO₂ na fonolit a čedič.

III. Vývoj zachycení pramenů a expedice

Z literárních pramenů není dnes možno rekonstruovat způsob prvního zachycení. Zřejmě to byla mělká studánka. V r. 1761 byly jímky vyzděny kamennými kvádry a v r. 1781 byla vybudována plnírna.
Podle J. Löschnera (1859) rostla expedice kyselky následovně. Původně byla plněna do vypálených keramických džbánů s úzkým krátkým hrdlem; obsah džbánu byl 0,7 l; uzávěr byla korková zátka s rozklepanou olověnou folií.

V letech 1810–1820 byly nalezeny tři další výše položené prameny: Josef, Karolina a Obecní. V roce 1852 byly jímky znovu rekonstruovány. V letech 1870–1871 byla postavena lázeňská budova a objeven pramen Mořic. V té době se také těžil „Skalní pramen“ se stálou vydatností 14,4 m³/den.
V letech 1903–1904 provedla firma A. Scherrer masivní rekonstrukci. Bylo přemístěno přes 150 000 m³ horniny a vznikla 26 m hluboká jímací šachta. Přesto vydatnost v roce 1932 klesla na kritických 5,17 l/min. Kritickou situaci řešil J. Päckert „závlahou“, ale potřeba stabilního zdroje vedla k rozhodnutí o novém průzkumu v roce 1959.

IV. Geologické poměry

Širší okolí Bíliny je budováno horninami krušnohorského krystalinika, sedimenty svrchní křídy a terciérními vulkanity. Pro genezi kyselky mají zásadní význam vulkanická tělesa, zejména znělec (fonolit) vrchu Bořeň. Tento mohutný lakolit prorazil křídovými vrstvami a vytvořil systém trhlin.
Důležitým poznatkem z vrtů (V-1, V-2, V-3) je zjištění, že rula je do značné hloubky postižena hydrotermálními přeměnami (sericitizace, chloritizace). Pukliny v rule jsou často vyplněny kalcitem nebo křemenem.

Pro výstup Bílinské kyselky je rozhodující tzv. „Bílinský zlom“. Detailním měřením puklin bylo zjištěno maximum puklin ve směru h 2 (přibližně S-J až SSV-JJZ). Tento směr se ukázal jako hlavní přívodní cesta proplyněné minerální vody z hloubky.

V. Návrh a metodika vrtných prací

Na základě analýzy geologických poměrů bylo rozhodnuto opustit povrchové jímky. Cílem bylo zachytit výstupní cesty v hloubce. Jako nejvhodnější metoda bylo zvoleno jádrové vrtání.

Technologie vrtání a izolace

Vrtání bylo prováděno soupravou ZIF-300 a Craelius. Aby nedošlo k poškození struktury minerální vody, používal se jako výplach čistá voda, nikoliv jílový výplach. Klíčovým momentem byla izolace cenomanských pískovců cementací, aby se oddělila sladká voda od minerální.

VI. Hydrogeologické ověření a testování

Po odvrtání bylo nutné prokázat hydraulickou souvislost s původními mělkými prameny. Klíčovým experimentem bylo sledování reakce hladiny ve staré jímací šachtě na čerpání z nového vrtu V-1.
Výsledek byl jednoznačný: Jakmile se začalo čerpat z hlubokého vrtu V-1, hladina v mělké šachtě začala klesat. To potvrdilo, že vrt V-1 zachytil stejnou výstupní cestu (puklinu h-2), ale v mnohem větší hloubce. Při plném otevření vrtu V-1 došlo k úplnému zastavení přelivu starých pramenů – nový vrt je „vykradl“ a eliminoval ztráty.

Během zkoušek se ukázalo, že vrt V-1 se chová jako „plynový lift“. Při snížení hladiny se uvolňují bublinky CO₂, které strhávají vodu vzhůru.

VII. Hydrochemické poměry a geneze

Chemické složení Bílinské kyselky je výsledkem složitých geochemických procesů. Podle klasifikace jde o ryzí alkalickou kyselku (typ Na – HCO₃) se zvýšeným obsahem kyseliny křemičité a fluoridů. Rozbory z let 1963–1964 potvrdily, že voda z hloubky je identická s tou původní, ale je stabilnější.

Genetický model a srovnání se světem

Otázka původu byla vyřešena následovně: CO₂ je hlubinného, postvulkanického původu. Voda nasycená plynem reaguje s rulou (hydrolýza živců), čímž se obohacuje o sodík a hydrogenuhličitany. Nakonec stoupá po puklinách h-2.
Již prof. Mladějovský upozorňoval na nápadnou podobnost Bílinské kyselky se slavnými prameny ve francouzském Vichy. Chemické srovnání ukazuje, že Bílinská je jejich studeným a silněji proplyněným ekvivalentem.

VIII. Závěr zprávy

Práce provedené v užší zřídelní oblasti (1959–1964) byly zaměřeny k ověření možnosti zvýšit využitelnou vydatnost pramenů. Původní systém jímání byl nahražen dvěma šikmými a jedním svislým jímacím vrtem. Kyselka zachycená vrty na své výstupní cestě slouží již od r. 1960 k plnírenským účelům.
Zachycením minerální vody na její výstupné cestě bylo zvýšeno původně využitelné množství z 5 až 7 l/min na 34 l/min. Z toho se bude využívat 27 l/min pro plnírnu a 7 l/min pro přírodní uhličité koupele (poprvé v historii Bíliny).
Na základě srovnání podmínek výstupu kyselek v Českém masívu je vyslovena téze, že jejich vznik je podmíněn kauzální a prostorovou jednotou těchto činitelů: existence variských plutonů, variské tektogeneze, saxonské tektoniky a vzniku neovulkanitů.