Hydrochemistry and Geothermal Potential of Żary Pericline (SW Poland)
Abstract
1. Introduction

1.1. Geological Settings
1.2. Tectonic Setting
1.3. Hydrogeology
2. Materials and Methods
3. Results
3.1. Fluid Chemistry
3.2. Potential Mechanisms of Groundwater Salinization
3.3. The Geothermal Potential of the Żary Pericline
4. Discussion
5. Conclusions
Funding
Data Availability Statement
Conflicts of Interest
References
- Deczkowski, Z.; Oszczepalski, S.; Rydzewski, A. Geology of the Żary Pericline and its economic potential. In Geology and Mineral Resources of the Żary Pericline, 1st ed.; Oszczepalski, S., Ed.; Wydawnictwo Państwowy Instytu Geologiczny Wyd. PIG: Warszawa, Poland, 1995; No CL; pp. 7–22. [Google Scholar]
- Karnkowski, P.H.; Tomaszewski, J.B.; Żołnierczyk, T. Budowa geologiczna oraz surowce utworów permu i mezozoiku Ziemi Lubuskiej i Legnicko-głogowskiego Okręgu Miedziowego. In Przewodniki 50 Zjazdów Naukowych PTGeol, 1st ed.; Jerzmański, J., Ed.; Wydawnictwa Geologiczne Wyd. Geol.: Warszawa, Poland, 1978; pp. 42–65. [Google Scholar]
- Peryt, T.M.; Kasprzyk, A. Stratygrafia i historia sedymentacji cechsztynu niecki północnosudeckiej. Prz. Geol. 1992, 40, 457–467. [Google Scholar]
- Raczyński, P. Warunki sedymentacji osadów cechsztynu w niecce północnosudeckiej. Prz. Geol. 1997, 45, 693–699. [Google Scholar]
- Peryt, T.M. Cechsztyn w otoczeniu bloku przedsudeckiego. Kwart. Geol. 1981, 25, 75–91. [Google Scholar]
- Oszczepalski, S.; Rydzewski, A. Zechstein polymetallic mineralization on the Żary Pericline. In Geology and Mineral Resources of the Żary Pericline, 1st ed.; Oszczepalski, S., Ed.; Wydawnictwo Pańswtowy Instytut Geologiczny Wyd. PIG: Warszawa, Poland, 1995; No CL; pp. 23–34. [Google Scholar]
- Śliwiński, W.; Raczyński, P.; Wojewoda, J. Sedymentacja utworów epiwaryscyjskiej pokrywy osadowej w basenie północnosudeckim. In Sudety Zachodnie: Od Wendu do Czwatorzędu, 1st ed.; Ciężkowski, W., Ed.; Wydawnictwo WIND Wyd. WIND: Wrocław, Poland, 2003; pp. 119–126. [Google Scholar]
- Karnkowski, P.H. Perspektywy odkrycia ropy naftowej i gazu w południowo-zachodniej Polsce. Prz. Geol. 1971, 19, 175–179. [Google Scholar]
- Karnkowski, P.H. Problemy poszukiwań złóż ropy naftowej i gazu ziemnego w PRL. Prz. Geol. 1984, 32, 1–8. [Google Scholar]
- Karnkowski, P.H. Rozwój prac poszukiwawczych w utworach cechsztynu na Niżu Polskim w latach 1945–2000. Prz. Geol. 2000, 48, 423–428. [Google Scholar]
- Karnkowski, P.H. Modelowanie procesów generacji węglowodorów w utworach cechsztyńskich basenu polskiego. Prz. Geol. 2000, 48, 443–447. [Google Scholar]
- Bojarski, L.; Sokołowski, A. Hydrodynamic and Hydrochemical conditions of oil and gas deposits on the Żary Pericline. In Geology and Mineral Resources of the Żary Pericline, 1st ed.; Oszczepalski, S., Ed.; Wydawnictwo Państwowy Instytut GeologicznyWyd. PIG: Warszawa, Poland, 1995; No CL; pp. 61–76. [Google Scholar]
- Łaszcz-Filakowa, B. Występowanie gazów ziemnych w triasie dolnym Południowej części basenu permskiego na Niżu Polskim. Prz. Geol. 1978, 26, 432–437. [Google Scholar]
- Łaszcz-Filakowa, B. Wody mineralne i termalne. Biul. Inst. Geol. 1972, 257, 203–228. [Google Scholar]
- Łaszcz-Filakowa, B. Chemizm wód podziemnych pstrego piaskowca środkowego monokliny przedsudeckiej. Biul. Inst. Geol. 1978, 312, 30–127. [Google Scholar]
- Łaszcz-Filakowa, B. Groundwaters of Saxonian and Zechstein reservoir rocks in the Fore-Sudetic Monocline: Their chemistry and genesis. In Proceedings of the International Symposium on Central European Permian, Proceedings Geological Institute, Warsaw, Poland, 27–29 April 1981; pp. 625–656. [Google Scholar]
- Płochniewski, Z.; Stachowiak, J. Możliwości wykorzystania wód mineralnych w Zielonogórskiem. Kwart. Geol. 1976, 20, 197–213. [Google Scholar]
- Dzioba, T.; Żurawik, J. Wysoko zmineralizowane wody podziemne na terenie Ziemi Lubuskiej i ich wpływ na zagospodarowanie jezior. In Proceedings of the Sympozjum Jeziora Ziemi Lubuskiej Ich Wykorzystanie i Ochrona Przed Zanieczyszczeniem, Zielona Góra, Poland, 18–19 May 1976. [Google Scholar]
- Bruszewska, B. Warunki geotermiczne Dolnego Śląska. Prz. Geol. 2000, 48, 639–643. [Google Scholar]
- Majorowicz, J. Review of the heat flow mapping in Polish sedimentary basin across different tectonic terrains. Energies 2021, 14, 6103. [Google Scholar] [CrossRef]
- Chmielewski, A.; Oszczepalski, S. Profile Głębokich Otworów Wiertniczych PIG, Nowa Rola, 1st ed.; Wydawnictwo Państwowy Instytut Geologiczny—Państwowy Instytut Badawczy Wyd. PIG-PIB: Warszawa, Poland, 2021. [Google Scholar]
- Kiełczawa, B.; Wąsik, M.; Ciężkowski, W.; Kujawa, P.; Sieniawska, I. Geothermal potential of South-Western Poland. Gosp. Sur. Min. Min. Resour. Manag. 2025, 41, 5–27. [Google Scholar] [CrossRef]
- Oberc, J. Budowa geologiczna Polski, Tektonika cz. In 2 Sudety i Obszary Przyległe, 1st ed.; Wydawnictwa Geologiczne Wyd. Geol.: Warszawa, Poland, 1972. [Google Scholar]
- Górecka, T.; Juroszek, C.; Karwowski, L.; Kłapciński, J.; Lorenc, S.; Mierzejewski, M.; Sachanbiński, K.; Ślusarczyk, S. Utwory skalne podłoża permu zachodniej części monokliny przedsudeckiej i perykliny Żar oraz przyległej części bloku przedsudeckiego. Prace Nauk. Inst. Górn. PWroc. 1977, 22, 3–92. [Google Scholar]
- Grocholski, A. Serie krystaliczne bloku przedsudeckiego i związane z nimi perspektywy surowcowe. Biul. Inst. Geol. 1982, 341, 90–116. [Google Scholar]
- Żelaźniewicz, A.; Aleksandrowski, P. Regionalizacja tektoniczna Polski–Polska południowo-zachodnia. Prz. Geol. 2008, 56, 904–911. [Google Scholar]
- Bojarski, L. Atlas Hydrochemiczny i Hydrodynamiczny Paleozoiku i Mezozoiku Oraz Ascensyjnego Zasolenia Wód Podziemnych na Niżu Polskim, 1st ed.; Wydawnictwo Państwowy Instytut Geologiczny Wyd. PIG: Warszawa, Poland, 1996. [Google Scholar]
- Dzioba, T.; Jamkowa, E. Zarys wgłębnej budowy geologicznej w rejonie zielonogórskim z uwzględnieniem warunków hydrogeologicznych. In Proceedings of the Konferencja Naukowo Techniczna Oddziału Wojewódzkiego NOT w Zielonej Górze, Zielona Góra, Poland, 3 December 1971; pp. 7–31. [Google Scholar]
- Dąbrowski, T. Charakterystyka hydrochemiczna wód głębinowych w utworach permu monokliny przedsudeckiej. Acta Geol. Pol. 1973, 23, 763–808. [Google Scholar]
- Szmytówna, M. Balneochemia, Chemia wód Mineralnych i Peloidów w Polsce, 1st ed.; Wydawnictwo Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich Wyd. Państ. Zakł. Wyd. Lekarskich: Warszawa, Poland, 1970. [Google Scholar]
- Waterloo Hydrogeologic. AquaChem 13.0 Water Quality Analysis Software; Waterloo Hydrogeologic: Waterloo, ON, Canada, 2024. [Google Scholar]
- Apello, C.A.J.; Postma, D. Geochemistry, Groundwater and Pollution, 2nd ed.; A.A. Balkema Publishers: Amsterdam, The Netherlands, 2007. [Google Scholar]
- Downorowicz, S. Parametry geotermiczne i termiczne kompleksów stratygraficzno-litologicznych obszaru złożowego rud miedzi Monokliny Przedsudeckiej. In Aktualne Problemy Geotermiczne Polski, 1st ed.; Downorowicz, S., Ed.; Wydawnictwo Towarzystwo Konsultantów Polskich Oddział Lubin Wyd. Tow. Konsul. Pol. Od. Lubin: Lubin, Poland, 2018; pp. 31–40. [Google Scholar]
- Plewa, S. Rozkład Parametrów Geotermalnych na Obszarze Polski, 1st ed.; Wyd. CPPGSMiE Polish Academy of SciencesPolska Akademia Nauk: Kraków, Poland, 1994. [Google Scholar]
- Plewa, M.; Plewa, S.; Sroka, K.; Śmiszek, R. New determinations of the terrestrial heat flow in Poland. Biul. Pol. Akad. Nauk. Earth Sci. 1995, 43, 207–223. [Google Scholar]
- Plewa, M.; Skowrońska, M.; Skowroński, A.; Śmiszek, R.; Sroka, K. Badania Ciepła Radiogenicznego Skał Krystalicznych i Osadowych Obszaru Sudeckiego, 1st ed.; Wyd. CPPGSMiE Polish Academy of SciencesPolska Akademia Nauk: Kraków, Poland, 1996. [Google Scholar]
- Łaszcz-Filakowa, B. Wskaźniki hydrochemiczne permu zachodniej części monokliny przedsudeckiej. Prz. Geol. 1966, 14, 293–296. [Google Scholar]
- Bojarski, L.; Sadurski, A. Wody podziemne głębokich systemów krążenia na Niżu Polskim. Prz. Geol. 2000, 48, 587–595. [Google Scholar]
- Kovalevych, V.M.; Peryt, T.M.; Carmona, V.; Sydor, D.V.; Vovnyuk, S.V.; Halas, S. Evolution of Permian seawater: Evidence from fluid inclusions in halite. N. Jb. Miner. Abh. 2002, 178, 27–62. [Google Scholar] [CrossRef]
- Czapowski, G. Upper Permian (Zechstein) salt deposits on the Żary Pericline. In Geology and Mineral Resources of the Żary Pericline, 1st ed.; Oszczepalski, S., Ed.; Wydawnictwo Państwowy Instytut Geologiczny Wyd. PIG: Warszawa, Poland, 1995; No CL; pp. 35–60. [Google Scholar]
- Warren, J.K. Evaporites: Sediments, Resources and Hydrocarbons, 1st ed.; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2006. [Google Scholar]
- Hem, J.D. Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural Water, 3rd ed.; U.S. Geological Survey Water-Supply: Alexandria, VA, USA, 1985. [Google Scholar]
- Soumaia, M.; Lotfi, D.; Yann, L.; Schäfer, G.; Mohamed, H.; Rajouene, M. Identifying the origin of groundwater salinisation in the Sidi El Hani basin (central-eastern Tunisia). J. Afr. Earth Sci. 2018, 147, 443–449. [Google Scholar] [CrossRef]
- Dhaoui, Z.; Zouari, K.; Taupin, J.-D.; Farouni, R. Hydrochemical and isotopic investigations as indicators of recharge processes of the Continental Intercalaire aquifer (eastern piedmont of Dahar, southern Tunisia). Environ. Earth Sci. 2016, 75, 1186. [Google Scholar] [CrossRef]
- Davisson, M.L.; Presser, T.S.; Criss, R.E. Geochemistry of tectonically expelled fluids from the northern Coast Ranges, Rumsey Hills, California, USA. Geochim. Cosmochim. Acta 1994, 58, 1687–1699. [Google Scholar] [CrossRef]
- Davisson, M.L.; Criss, R. Na-Ca-Cl relations in basinal fluids. Geochim. Cosmochim. Acta 1996, 60, 2743–2752. [Google Scholar] [CrossRef]
- Yu, H.; Ma, T.; Du, Y.; Chen, L. Genesis of formation water in the northern sedimentary basin of South China Sea: Clues from hydrochemistry and stable isotopes (D, 18O, 37Cl and 81Br). J. Geochem. Explor. 2019, 196, 57–65. [Google Scholar] [CrossRef]
- Cai, C.; Franks, S.; Aagaard, P. Origin and migration of brines from Paleozoic strata in Central Tarim, China: Constraints from 87Sr/86Sr, δD, δ18O and water chemistry. Appl. Geochem. 2001, 16, 1269–1284. [Google Scholar] [CrossRef]
- Szuman, I.; Kalita, J.Z.; Ewertowski, M. The impact of geothermal heat flux on the last Scandinavian ice sheet over W Poland and E Germany. Geogr. Ann. Ser. A Phys. Geogr. 2018, 100, 388–403. [Google Scholar] [CrossRef]
- Carpenter, A. Origin and chemical evolution of brines in sedimentary basins. In Proceedings of the SPE Annual Fall Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, USA, 9–12 October 1978. [Google Scholar] [CrossRef]
- Dresel, P.E.; Rose, A.W. Chemistry and origin of oil and gas well brines in western Pennsylvania. In Open-File Report OFOG 10–01.0; Pennsylvania Geological Survey: Middletown, PA, USA, 2010. [Google Scholar]
- Engle, M.A.; Reyes, F.R.; Varonka, M.S.; Orem, W.H.; Ma, L.; Ianno, A.J.; Schell, T.M.; Xu, P.; Carroll, K.C. Geochemistry of formation waters from the Wolfcamp and “Cline” shales: Insights into brine origin, reservoir connectivity, and fluid flow in the Permian Basin, USA. Chem. Geol. 2016, 425, 76–92. [Google Scholar] [CrossRef]
- Zhong, J.; Lin, Y.; Wang, F.; Su, K.; Liu, Z.; Sheng, D.; Li, H.; Pang, B. Origin and Formation Mechanisms of Potassiumand Lithium-Rich Brines in the Triassic Strata of Northeastern Sichuan Basin, South China. Aquat. Geochem. 2024, 30, 163–178. [Google Scholar] [CrossRef]
- Garrett, D.E. Handbook of Lithium and Natural Calcium Chloride Their Deposits, Processing, Uses and Properties, 1st ed.; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2004. [Google Scholar]
- Peryt, T.M. The origin of Upper Permian basinal dolomites in SW Poland: Impact of ascending brines. Terra Nova 2021, 33, 483–493. [Google Scholar] [CrossRef]
- Szpakiewicz, M. Formowanie się składu chemicznego solanek w basenach sedymentacyjnych Niżu Polskiego. Kwart. Geol. 1983, 27, 781–796. [Google Scholar]













| Stratigraphy | Depth of the Aquifer | M | Na+ + K+ | Ca2+ | Mg2+ | Cl− | SO42− |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Trias (T) | 537 (395)−1088 | 67 (12)/380/81 | 9/77/22 | 0.2/20/1.5 | 0.5/22/1 | 7/218/41 | 0.7/3/2 |
| Perm (P2) | 720 (360)−2179 | 99 (29)/401/329 | 8/130/50 | 1/73/19 | 0.4/47/14 | 13/250/207 | 0.1/5/0.5 |
| Perm (P1+2) | 1139–2253 | 180 (18)/391/323 | 17/102/46 | 5/68/32 | 0.6/48/11 | 117/240/204 | 0.4/2/1 |
| Perm (P1) | 1296–2020 | 243/352/277 | 32/90/59 | 0.5/70/41 | 0.2/4/2 | 145/215/174 | 0.1/2/0.5 |
Disclaimer/Publisher’s Note: The statements, opinions and data contained in all publications are solely those of the individual author(s) and contributor(s) and not of MDPI and/or the editor(s). MDPI and/or the editor(s) disclaim responsibility for any injury to people or property resulting from any ideas, methods, instructions or products referred to in the content. |
© 2025 by the author. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Share and Cite
Kiełczawa, B. Hydrochemistry and Geothermal Potential of Żary Pericline (SW Poland). Water 2025, 17, 2647. https://doi.org/10.3390/w17172647
Kiełczawa B. Hydrochemistry and Geothermal Potential of Żary Pericline (SW Poland). Water. 2025; 17(17):2647. https://doi.org/10.3390/w17172647
Chicago/Turabian StyleKiełczawa, Barbara. 2025. "Hydrochemistry and Geothermal Potential of Żary Pericline (SW Poland)" Water 17, no. 17: 2647. https://doi.org/10.3390/w17172647
APA StyleKiełczawa, B. (2025). Hydrochemistry and Geothermal Potential of Żary Pericline (SW Poland). Water, 17(17), 2647. https://doi.org/10.3390/w17172647

