CARACTERIZACION HIDROQUIMICA DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS EN AREAS COSTERAS

Resumen 1. Introducción 2. Controles hidrogeológicos

3. Química de los iones mayoritarios

4. Química isotópica

5. Química de los iones minoritarios

6. Conclusiones

7. Bibliografía

TIAC'88. Tecnología de l a I n t r u s i ó n Salina en Acuiferos Costeros

Almuñécar (Granada, España). 1988

CARACTERIUCIOW HIDROQUIHICA.DE LAS AGUAS SUBTERWEAS EN ARUS COSTERAS

J.W. LLOYD y J.H TELLAM

Sección de Hidrogeología. Departamento de Ciencias Geológicas.

Universidad de Birmingham. Reino Unido.

Traducción: A. Alvarez Rodriguez y R. Fernández-Rubio

Se pone de r e l i e v e l a necesidad de i n teg ra r , en áreas costeras, l a s i n t e r - pretaciones hidroquimicas con o t ros estudios hidrogeológicos, con e l f i n de

establecer l a naturaleza de l a s aguas subterráneas sa l inas. Se pone énfas is en que muchas aguas subterráneas sa l inas costeras no t i enen or igen i n t r u s i v o

moderno, y se destaca l a importancia de l reconocimiento de t a l e s condiciones para l a gest ión de l acuifero.

Se d iscute e l s ign i f icado, en l o s estudios hidroquimicos, de l a química del

i ó n mayoritario, l o s intercambios ión icos y e l equivalente i á n i c o aparente.

Se considera l a u t i l i d a d l i m i t a d a de l o s isótopos, y se destaca l a pos ib le

u t i l i z a c i ó n de isótopos de l azufre. Dado que l a química del i ó n mayor i t a r i o

no siempre of rece un diagnóstico aceptable, en l as aguas subterráneas s a l i -

nas, se expone e l uso de iones m ino r i t a r i os , y se recomienda una aproxima-

c i ón hidroquimica mul t i paramétrica.

1

1. INTRODUCCION

La presenc ia de aguas sub te r r áneas s a l i n a s , en á reas c o s t e r a s , puede tener or igen na tu ra l o inducido por el hombre. En cua lqu ie r caso puede p e r j u d i c a r

l a u t i l i z a c i ó n de a c u í f e r o s adyacentes de agua du lce , l o que hace n e c e s a r i a

una comprensión del fenómeno, en términos de ges t ión de l a s aguas.

i ~ u ” T 1...̂-+,. ,,,, c , , L c ; en e1 E;tüdjo de , ” _ GqLu- --*,2c subterránp.?s s a l i n a s cesteras; es

necesar io a p l i c a r d i v e r s a s t é c n i c a s h id rogeo lóg icas , con e l f i n de t e n e r una

buena base para su c o n t r o l . E n e s t a t a r e a es e s e n c i a l i n t e g r a r l a s interpre- t ac iones hidroquímicas con l a geología , l a g e o f i s i c a y l a h i d r a u l i c a . Por o t r a p a r t e , como s e d i s c u t i r á más ade lan te , e l conocimiento de l a geometr ía

del acu í f e ro y de su agua s a l i n a , puede no s e r s u f i c i e n t e , y puede ser nece- s a r i o , ad i c i onalmente, conocer su p a l eohi drogeoi og ía .

En e s t e t r a b a j o l a hidroquímica aparece como una her ramienta , que permite poder d i s t i n g u i r entre aguas s a l i n a s sub te r r áneas de d i f e r e n t e s o r ígenes y‘ posiblemente, para poner de mani f ies to si l a i n t r u s i ó n s a l i n a e s a c t i v a . En e s t e s en t ido se p lan tea l a necesidad de e s t u d i o s hidroquímicos multipararné-

t r i c o s . Por o t r a p a r t e , e l uso de l a química del ión mayor i t a r io puede e s t a r

l imi tado , s i no se apoya con e l eh tud io de iones i i i inor i ta r ios , aunqüe e: d i f i c i l p rever qué ión minor i t a r io puede ser e l más adecuado.

2. CONTROLES HIDROGEOLOGICOS

Los mecanismos que cont.rolan e l f l u j o de agua sub te r r ánea , en una c o s t a , se cunoceti razonablemente bien ( H E N R Y , 19641, y pueden s e r ana l i zados , de forma

adecuada, pa ra s i t u a c i o n e s geológicas r e l a t ivamen te simples (BEAR e t a l . , 1985; I S A A C C y H U N T , 1986) . La d i s t r i b u c i ó n de l a s a l i n i d a d , para i n t r u s i o -

nes de agua de mar s e n c i l l a s , se puede r e p r e s e n t a r mediante modelos de densidad de f l u j o , de t a l manera que, en t a l e s c i r c u n s t a n c i a s , l a necesidad

de i n t e r p r e t a c i o n e s hidroquímicas e s mínima. S in embargo, l a s a l i n i d a d de

las aguas sub te r r áneas , adyacentes a l a c o s t a , f recuentemente se complica, debido a l a s complejidades geológicas , h i s t o r i a pa leohidrogeológica , y

d i s t r i b u c i ó n de conduct iv idades h i d r á u l i c a s y p re s iones .

2

En l a f i g u r a 1 s e muestra i a i n t r u s i ó n marina s e n c i l l a , en u n a c u i f e r o

l i b r e , c o n s t i t u i d o p o r a r e n i s c a s t r i á s i c a s , j u n t o con su d i s t r i b u c i ó n mode-

l i z a d a . La i n t r u s i ó n e s e l r e s u l t a d o de u n g rad ien te inverso , debido a l a

ex t r acc ión de aguas sub te r r áneas . La i n t r u s i ó n no hubiera t en ido 1 ugar ba jo l a e levada pres ión h i d r á u l i c a o r i g i n a l , y s e hab r í a mantenido r e s t r i n g i d a a

l a f r a n j a de c o s t a .

carca constante omo distancia a

@ Nodos de carga constante o Puntos de muestrea para los datos de la figura 6 + Puntos de muestre0 en las zonas no salinas

@

0 &?$ ,:;,:.,:.'. -*'

Zona salino a partir del muestre0 hidroquírnico

+ Bordes

Salinidad cercana a la superficie a partir de la geofísica

Extensión de la intrusión salina a par t i r del modelo, asumiendo el agua salina no extraida.

Figura 1 . Comparación entre l a i n t r u s i ó n s a l i n a , desde u n e s t u a r i o , obse r -

vada en e l campo ( a ) , y l a simulada con u n modelo matemático ( b ) .

En l a f i g u r a 2 se muestra l a ex tens ión de I d s a l i n i d a d , t i e r r a adentro, en

e l n o r t e de Java. Geológicamente se t r a t a de m a t e r i a l e s vo lcán icos redepos i -

tados, en l o s que se observa un incremento genera l de l a f r a c c i ó n a r c i l l o s a ,

a l a le ja rnos de l área madre vo lcán ica , con l a cor respond ien te d isminuc ión de

l a permeabi l idad. La deposic iór i de l o s sedimentos tuvo l uga r en cond ic iones

marinas poco profundas y f l u v i a l e s . En l a a c t u a l i d a d l a cos ta está bordeada

por una ancha p la ta fo rma, poco elevada.

I O ‘ P 0 k m

I Disminución permeabilidad

F igu ra 2 . Aguas subterráneas sa l i nas cos teras en e l Nor te de Java, o r i g i n a -

das por un d rena je d i f e r i d o , en sedimentos de b a j a permeab i l idad ,

según se produc ía l a emersion de l sue lo .

Debido a l a geomorfología, l o s n i v e l e s p iezamét r icos de l a c u i f e r o l i b r e

es t án l igeramente por encima del n ive l del mar, a una c i e r t a d i s t a n c i a

t i e r r a aden t ro , con u n g rad ien te na tu ra l muy suave. E n e s t a s c i r c u n s t a n c i a s

l a s a l i n i d a d de l a c o s t a no s e debe a l a i n t r u s i ó n , s ino a una r e t i r a d a

d i f e r i d a de l a s a l i n i d a d , consecuencia de una compleja i n t e r r e l a c i ó n entre e l agua sub te r r ánea y e l d rena je de agua s u p e r f i c i a l . A d i f e r e n c i a de l a i n t rus ión s a l i n a moderna, mostrada en l a f i g u r a 1 , l a s a l i n i d a d de l a f i g u r a

2 t i e n e u n c a r á c t e r paleohidrogeológico y , como t a l , e s más probable que haya adqüii-ido o t r a s carac te r7qt . icas h idroquimicas , además de u n s imple

c a r á c t e r c lo ru rado sódico .

Una s i t u a c i ó n h idrogeológica más complicada s e muestra en l a f i g u r a 3 , donde

e l a c u i f e r o s a l i n o s e p re sen ta bajo una capa conf inan te , a l o l a rgo de l a cos t a o r i e n t a l del Reino Unido. Como s e puede observdr , en l a secuencia de

diagramas, l a s a l i n i d a d t i e n e de nuevo c a r á c t e r pa leohidrogeológico y ha quedado a t rapada en l a c o s t a . Como se d i s c u t i r á más ade lan te , e s t a s a l i n i d a d

p a r t i c u l a r puede s e r d i f e renc iada , hidroquimicamente, de l a s i n t r u s i o n e s

modernas de aguas sub te r r áneas .

Dos de los ejemplos a n t e r i o r e s muestran, c la ramente , que l a s a l i n i d a d de l a s

dguas sub te r r áneas , en á reas c o s t e r a s , no t i e n e necesariamente su o r igen en in t rus iones modernas. Por t a n t o , a l l i donde aparezca e s t a s ñ l i n i d a d ; s e deberá i n v e s t i g a r e l ámbito hidrogeológico y su evoluc ión , empleando todo e l abanico de t é c n i c a s pos ib l e s (TELLAM e t a l . , 1986).

Este d i f e r e n t e or igen inc ide en l a s acc iones que s e l l even a cabo, en l a

ges t ión del acu j f e ro , ya que u n acu í f e ro s a l i n o an t iguo puede r eacc iona r de forma d i f e r e n t e a como l o h a r í a una i n t r u s i ó n moderna (EVANS et a l . , 1981).

La hidroquimica puede s e r de cons iderable u t i l i d a d , en e l marco de un a n á l i - s i s h idrogeológico completo, pero r e q u e r i r á normalmente de u n e s t u d u o m u l t i - paramétrico, y a que l a composición s a l i n a de l a s aguas sub te r r áneas es frecuentemente compleja, como r e f l e j o de su evoluc ión h i s t ó r i c a .

3. QUIMICA DE LOS IONES MAYORITARIOS

La f a c i e s de l a s aguas subter ráneas s a l i n a s , en l a s á reas c o s t e r a s , en l a

m a y o r i a de l o s casos, es c l o r u r a d a s ó d i c a , y s ó l o en s i t u a c i o n e s h i d r o g e o l o -

g i c a s muy e s p e c i f i c a s domina o t r o qu imismo. LLOYD e t a l . (1981) seña lan l a

p r e s e n c i a de aguas s u b t e r r á n e a s con a l t o s c o n t e n i d o s de s u l f a t o s , en los a c u i f e r o s adyacen tes a l a c o s t a , en e l E m i r a t o de Q a t a r ( f i g u r a 41, c o n s t i -

t u i d o s p o r f o r m a c i o n e s de a n h i d r i t a . E l qu imismo de e s t a s aguas s u b t e r r á n e a s

es e l r e s u l t a d o , t a n t o de l a r e t i r a d a h i s t ó r i c a d e l agua m a r i n a como de l a

d i s o l u c i ó n de l a m a t r i z de l a r o c a p o r agua d u l c e , y e s t a s aguas pueden s e r

c a r a c t e r i z a d a s p o r e l qu imismo de su i ó n m a y o r i t a r i o .

INTERGLACIACION DEL IPSWICHIENSE

Superficie piezamétrica

---- r Nivel del mar

intrusión salina d

DEVENSIENSE INFERIOR Y MEDIO

El permafrost disminuye sustancialmente a través de la reduccion de la recarga

lelas de la

línea de costa

dncnln."An mnrn,",.l-,n^c^ k--.- - 3 ^^.^ ""_r __""" ...",=,..-.,,,.,,,~ l l U I l Y C I r D l C

FLANDRIENSE

Arcillas del Devensiense del mar

Recarga post-glaci

Zona de mezcla

Agua marina del Ipswichi

I atrapada par arcillas

dad, a t r a p a d a s p o r capas de a r c i l l a .

3 . v)

10 '

Desafortunadamente, e l n e t o p r e d o m i n i o d e l c l o r u r o sód ico , en l a m a y o r í a de

l a s aguas s a l i n a s , r e s t r i n g e e l uso de l a q u í m i c a d e l i o n m a y o r i t a r i o , p a r a

e s t a b l e c e r d i f e r e n c i a s e n t r e d i c h a s aguas.

I I I

I l

I I I .<. , l , , , . .,,. I , , , , .,,. I . , . ,

:

Un aspec to i m p o r t a n t e es e l r e l a t i v o a l i n t e r c a m b i o i ó n i c o i n v e r s o , en e l

f r e n t e de avance de l a i n t r u s i ó n s a l i n a , p o r e l que l a s aguas a d q u i e r e n un

c a r á c t e r c l o r u r a d o c á l c i c o ( f i g u r a 5 ) , La p r e s e n c i a de t a l e s aguas i n d i c a r í a

una i n t r u s i o n a c t i v a en e l a c u í f e r o , en l a que no se ha a l canzado e l e q u i l i -

b r i o e n t r e l a s aguas s u b t e r r á n e a s y l a m a t r i z l i t o l ó g i c a .

En d e t a l l e , l o s mecanismos c i t a d o s i m p l i c a n un c o m p l e j o i n t e r c a m b i o h e t e r o -

v a l e n t e , e n t r e v a r i a s e s p e c i e s qu ím icas (VALOCCHI e t a l . , 19811, que se

puede d e s c r i b i r , en g e n e r a l , como s i g u e :

Mg++ + Caad - Ca++ + Mg++ad

Z K + + Caad -- Ca + Z K + 2Na' + Caad == Ca++ + 2Na ad

++ Bd

donde e l s u b í n d i c e ( a d ) i n d i c a e l i ó n a d s o r b i d o .

7

Figura 5. Aguas sub te r r áneas c lo ru radas c a l c i c a s de a l t a s a l i n i d a d , que ponen de man i f i e s to una i n t r u s i ó n marina a c t i v a , a l o l a rgo de l a

c o s t a de Lima. También e s t án p resen te s aguas s u l f a t a d a s en l a

c o s t a , donde u n f l u j o niuy reducido permi te l a depos ic ión de p i r i t a

Para l a reacc ión genera l de in te rcambio , que e s de l a forma:

A+ + - Bt t A f a d ( 4 )

se alcanza e l e q u i l i b r i o cuando:

8

donde l o s co rche te s s i g n i f i c a n ac t iv idades del ión en d i so luc ión , K e s l a

cons t an te de s e l e c t i v i d a d o función de s e l e c t i v i d a d (BABCOCK, 1963) y N A y

N son l a s f r a c c i o n e s molares de l o s iones adsorb idos por l a f a s e s ó l i d a . B

Los va lo res de N A y NB, para e l medio de in te rcambio , en cud lqu ie r i n s t a n t e ,

son función de l a s r eacc iones p r i n c i p a l e s de e q u i l i b r i o quimico entre e l

medio l i t o l ó g i c o y l a s aguas c i r c u l a n t e s . Un t r á n s i t o cont inuo de aguas , con

elevado conten ido en c a l c i o , mantendrá una proporción muy e levada de c a l c i o adsorbido, en l o s luga res donde s e produce e l in te rcambio ión ico . La inva-

s ión por aguas s a l i n a s r i c a s en sodio y magnesio d i sminu i rá , gratiualmente, l a proporción de c a l c i o adsorb ido , reduciendo a s í l a capacidad de l a s a r c i - l l a s para in te rcambiar más c a l c i o , en e l t r a n s c u r s o de l a i n t r u s i ó n . Como

consecuencia, cabe e spe ra r e l mayor enr iquec imiento en c a l c i o en l a s aguas s a l i n a s más cercanas al f r e n t e de avance s a l i n o (HOWARD y L L O Y D , 1983) . Con

da tos geoquimicos adecuados, s e pueden ensayar l o s modelos de in te rcambio del t i p o d e s c r i t o por VALOCCHI e t a l . (op. c i t . ) .

- Se ha comprobado, a su vez, en va r ios e s t u d i o s de i n t r u s i ó n , que e l SO4 es r e a c t i v o . La reducción del SO4- e s pos ib l e a l l í donde e x i s t e n sedimentos

r i c o s en ma te r i a orgánica (po r ejemplo en l o s a l u v i o n e s ) . El proceso de reducción del SO4- se s u e l e d e t e c t a r , f ác i lmen te , debido a l a producción de H S , s i n embargo, l a can t idad reducida es generalmente muy d i f i c i l de cuan-

t i f i c a r : aun con l a ayuda de ev idencias i s o t ó p i c a s . 2

La formacion de carbono, en l a s aguas de i n t r u s i ó n , es aún más d i f í c i l de

es t imar con p rec i s ión , ya que s e ve a fec t ada por e l in te rcambio ión ico ,

reducciones de SO4- y procesos de mezcla. A pesar de que t a l e s s i s t emas de reacc iones m ü l t i p l e s s e pueden s e g u i r , con ayuda de modelos de ordenador , surge e l problema de 1 a "equiva lenc ia" .

La "equiva lenc ia" s e r e f i e r e aquí a l a p o s i b i l i d a d de que s e pueda proponer

más de u n grupo de procesos quimicos, para e x p l i c a r e l quimismo observado.

Una modelización ambienta l , f r ecuen te , s e i l u s t r a en el s i g u i e n t e ejemplo:

E l a c u i f e r o d e a r e n i s c a s t r i á s i c a s de Merseys ide , en l a s p r o x i m i d a d e s de

Widnes ( R e i n o U n i d o ) e s t á en c o n t a c t o con e l e s t u a r i o de Mersey ( < 1Og/1

C l - ) ( f i g u r a 1 ) . Una f u e r t e e x t r a c c i ó n , a l n o r t e de Mersey, ha p r o p i c i a d o l a

i n t r u s i ó n de agua d e l e s t u a r i o en e l a c u í f e r o . Por o t r a p a r t e , e s t á n tamb ien

p resen tes , en p r o f u n d i d a d , en l a s a r e n i s c a s p o r d e b a j o de Widnes, l a s aguas

a n t i g u a s ( d e e l e v a d a s a l i n i d a d ) , y e s t o c o n s t i t u y e o t r o p o s i b l e o r i g e n de l a

s a l i n i d a d , p a r a l o s sondeos que se l o c a l i z a n en l a f i g u r a 1 . E l quimismo d e l

i ó n m a y o r i t a r i o , en l a s aqiuas 5ub te r ráneas de Widnes- se examin6 en Qn

i n t e n t o p a r a d e t e r m i n a r e l o r i g e n de su s a l i n i d a d (TELLAM y LLOYD, 1986) . L a

f i g u r a 6 m u e s t r a e l quimismo de a lguna de l a s aguas de Widnes, a s í como de

o t r a s aguas d e l á r e a de Manchester , donde se conoce que l a s d l i n i d a d p rocede

d e l ascenso de agua s a l i n a a n t i g u a p r o f u n d a . También s e muestran l a s e n v o l -

ven tes que r e p r e s e n t a n e l mezclado i d e a l , e n t r e l a s dos p o s i b l e s f u e n t e s de

s a l i n i d a d y l a s aguas d u l c e s s u b t e r r á n e a s l o c a l e s .

Las aguas de Widnes son s i m i l a r e s a l a s de Manchester , en l o que r e s p e c t a a

l a c o n c e n t r a c i o n e s de an iones y K', p a r a e x p l i c a r e s t e hecho se puede i n v o -

c a r l a e l e v a c i ó n de l a i n t e r f a s e . La d i f e r e n c i a en l o s c a t i o n e s se puede

a t r i b u i r , p o r e jemp lo , a d i f e r e n c i a s en e l t i p o de a r c i l l a o a l o s i n t e r c a m -

b i o s qu ím icos l o c a l e s . S i se i n v o c a una i n t r u s i ó n desde e l e s t u a r i o , como s u g i e r e n 10s r e r u l t ~ d o s de l a m o d e l i z a c i ó n mos t rados en 1. f i g g r a 1, e n t o n -

ces e l agua d e l e s t u a r i o puede s u f r i r una r e d u c c i ó n d e l SO -, a s í como un

i n t e r c a m b i o i ó n i c o . 4

Para comparar ambas h i p ó t e s i s , TELLAM y LLOYD (1986) m o d e l i z a r o n l a s a l t e r -

n a t i v a s usando e l MIX2 (PLUMMER e t a l . , 1975) , y examinando e l quimismo d e l

s i s tema con b a s t a n t e d e t a l l e . Se e n c o n t r ó que e l qu imismo observado se p o d í a

m o d e l i z a r , b a s t a n t e b i e n , asumiendo una e l e v a c i ó n de l a i n t e r f a s e o una

i n t r u s i ó n .

4. QUIMICA ISOTOPICA

Desafor tunadamente hay t o d a v í a poca e v i d e n c i a de que l o s i s ó t o p o s n a t u r a l e s ,

empleados en l o s e s t u d i o s h i d r o g e o l ó g i c o s , a p o r t e n i n f o r m a c i ó n c o n c l u y e n t e

en l o s ámb i tos s a l i n o s c o s t e r o s .

Figura 6 . Acuífero en a r e n i s c a s t r i á s i c a s (Merseyde, U.K . )

Quimismo de l o s iones mayor i ta r ios de l a s aguas sub te r r áneas de

Widnes (o) ( j u n t o al e s t u a r i o de Mersey) y de Mánchester ( A )

( l e j o s del e s t u a r i o ) . Los números ind ican e l número de muestras que ocupan e l mismo luga r . Las á reas sombreadas representan l a s

envolventes de l a mezcla de agua du lce y agua de l e s t u a r i o . El á rea rayada r ep resen ta l a envolvente de l a mezcla de agua du lce y agua s a l i n a an t igua profunda del a c u i f e r o .

..

Entre l o s isótopos rad ioac t i vos e l t r i t i o puede aportar alguna información,

re fe ren te a l a s condiciones de i n t r u s i ó n moderna, pero esta información

puede ser super f lua en l a determinación de o t ros parámetros. E l 14C no puede

ser in terpretado fác i lmente con sa l in idades s i g n i f i c a t i v a s , debido a l

problema de un pos ib le f racc imamiento (WENDT, 1971). Su uso se ve así

r e s t r i n g i d o a aguas salobres, adyacentes a acui feros sa l inos (LLOYO y

HOWARD, 1979).

Cuando l o s cambios c l imá t i cos han ten ido un papel s i g n i f i c a t i v o , en l a

paleohidrogeologia, es pos ib le que l o s isótopos estables D y l 80 puedan aportar confirmación de aguas sa l inas antiguas. Por ejemplo, l a s aguas a n t i -

guas sa l inas de l o s acui feros de areniscas t r i á s i c a s de Merseyside (Reino Unido) t ienen contenidos i sotópicos s i g n i f i c a t i vamente i n f e r i o r e s i nc luso

que l a s aguas subterráneas locales dulces. A pesar de que esto podría ser

Ú t i l para d i s t i n g u i r l a s , de l a s aguas modernas de i n t r u s i ó n marina, en l a

práctica, l a in tensa mezcla con e l agua subterránea dulce t iende a enmasca-

r a r l a d i f e renc ia .

- La composición i so tóp ica del SO4- d i s u e l t o depende mucho de l a fuente de

aporte del SO4- y, además, de l a composición i so tóp ica del S del agua de

mar, que ha variado de forma apreciable a l o l a rgo de l a h i s t o r i a geológica. Este puede ser, por tanto, un método para determinar e l origen, y pos ib le-

mente l a edad, de l a s aguas sal inas. Sin embargo, l a reducción del SO4- acompaña a menudo a l a i n t rus ión , y esto modi f ica e l contenido i so tóp ico

(RYE e t al., 1981). A pesar de que se ha trabajado mucho acerca de l a composición en SO4- isotóp ico, en l o s ambientes marino/costeros (CHANTAR e t

al., 1987), es necesaria una invest igac ión más profunda en áreas de i n t r u -

sión marina actual .

-

-

-

Los isótopos del S r se han empleado en investigaciones de salmueras en

campos pe t ro l í f e ros , pero en muy pocas ocasiones en estudios de i n t r u s i ó n

poco profunda. BURKE e t a l . (1982) han mostrado que l a composición de i só -

topos del S r ha variado, considerablemente, durante e l fanerozoico, y es

posible, por tanto, que l o s isótopos del S r puedan u t i l i z a r s e para deter-

minar l a edad y procedencia de l a s aguas sal inas.

E l 3 6 C l se ha u t i l i z a d o para determinar e l or igen de l a s aguas sa l i nas y, su

12

relat ivamente l a r g a v ida media, ha permi t ido una buena datación, más a l l á de

l o s l i m i t e s pos ib les con e l 14C (BENTLEY e t al., 1986). En algunos casos e l 36C l puede u t i l i z a r s e como una a l t e r n a t i v a a l t r i t i o , ya que algunas de l a s

explosiones de bombas nucleares han afectado a l o s contenidos globales de

3 6 ~ ~ .

5. QüIMIcA OE LOS IWES MINORITARIOS

Debido a l a s d i f i c u l t a d e s que entraiia d i f e renc ia r l a s aguas subterráneas salinas, a p a r t i r de l o s iones mayor i tar ios y del a n á l i s i s de sus isótopos,

se complementa e l estudio, frecuentemente, con l a determinación de l o s consti tuyentes m ino r i t a r i os , que puedan ayudar a l diagnóstico (LLOYD y

HEATHCOSTE, 1985) .

S i b ien se puede estudiar una f a m i l i a muy ámplia de iones m ino r i t a r i os , l o

c i e r t o es que l o s que se encuentran más a menudo en l a s aguas marinas son

los siguientes: Br , Sr , Si02, B, F, L i e 1. En todo caso hay que tener en cuenta que, l a adquis ic ión de un carácter quimico, se debe, normalmente, a interacciones con l a matriz, debidas a d i fus ión o disolución, y no es f á c i l

predecir, antes de l aná l i s i s , cuál de l o s iones m ino r i t a r i os será v á l i d o para e l diagnóstico.

Como ejemplo de uso de iones m ino r i t a r i os se puede c i t a r e l caso r e f l e j a d o en l a f i g u r a 3. A pesar de que l a hidrogeología de l área apoya firmemente un

predominio de aguas subterráneas sa l inas de or igen antiguo, se pensó que e x i s t i r í a n también aguas sa l inas modernas.

Despues de var ios i n ten tos de caracter izar l a s aguas subterráneas, a p a r t i r

de sus iones mayoritarios, éstos f a l l a r o n . Se examinaron l o s iones

m ino r i t a r i os y se v i ó que l o s ioduros eran ú t i l e s para e l diagnóstico, como

muestra l a f i g u r a 7 (LLOYD e t al., 1982). E l or igen del elevado contenido de ioduros, en l a s aguas sa l inas antiguas, se a t r i buye a d i f u s i ó n desde l a s

capas de fosfatos, que ex is ten en l a ma t r i z de l acuifero ( c re ta ) o desde l a s

a r c i l l a s suprayacentes. En cualquier caso e l f l u j o de aguas subterráneas en

este acuífero es mínimo.

13

Incremento 1 iodU:os

/

//-----

//-----

Mar de! Norte

del esiuario aguas abajo

10- I I I I I 1 1 1 I I I I I

0 1 2 3 L 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 C I - ( g 1-1 1

aguas

de tirimsby

F i g u r a 7 . R e l a c i o n e s e n t r e i o d u r o s y c l o r u r o s empleadas p a r a d i f e r e n c i a r l a s

aguds s a l i n a s an t i gua r . de l a r , p r o c e d e n t e s de i n t r u s i o n e s modernas.

Un2 vez que se d e l i m i t a r o n l a s aguas s u b t e r r á n e a s s a l i n a s , modernas y

anz iguas , f ué p o s i b l e r e c o n o c e r d i f e r e n c i a s e n su c o n t e n i d o de i o n e s

m a i o r i t a r i o s .

En o t r o s e j e m p l o s , de e s t u d i o s de aguas s u b t e r r a n e a s s a l i n a s c o s t e r a s , en l a

c r e t a , r e a l i z a d o s p o r B A I H y EDMUNDS (1981) y HEATHCOTE y LLOYD ( 1 9 8 4 ) , se

ha empleado ~1 S r y F p a r a ayudar 3 d i f e r e n c i a r l a s d i f e r e p t e s ag!as, y se

ha v i s t o Que e s t o s i o n e s m i n o r i t a r i o s rjueden a y u d a r a i d p n t i f i r a r v a r i a s

f a s e s de i n t r u s i o n e s s a l i n a s an t iguas .

6. CONCLUSIONES

A ú n en l o s e s t u d i o s de i n t r u s i ó n marina más simples y obvios , e s e s e n c i a l l a c a r a c t e r i z a c i ó n hidroquímica g loba l . Es ta c a r a c t e r i z a c i ó n debe se r , s i n

v,,,ud, .-L y". y C V . V i . C V I i i i i i : i i l : .---. :..A i i , L T ~ i - --- J u ~ A - c.",, --- e s t u d i o s . c c , - , ? . ~ ~ ~ . - , c c i' h i A - : * i l i r f i r

Debido al predominio del sodio y de l o s c l o r u r o s , en l a mayoria de l a s aguas

sub te r r áneas s a l i n a s , l o s iones mayor i t a r io s no cons t i t uyen parámetros de d i agnós t i co f ác i lmen te u t i l i z a b l e s para su c a r a c t e r i z a c i ó n . Sin embargo,

é s t o s deben s e r i n t e r p r e t a d o s , ya que pueden s e r ú t i l e s para l a i d e n t i f i c a c i ó n de fenómenos t a l e s como e1 int.ercambio ion ico y l a i n t r u s i ó n

a c t i v a . Se debe t e n e r cuidado, a causa de l a pos ib l e equ iva lenc ia apa ren te , que aparece cuando l o s iones mayor i t a r io s s e u t i l i z a n para de te rminar e l

o r igen de l a s aguas s a l i n a s .

L o s i só topos usados, normalmente, en e s t u d i o s h idrogeológicos , han

demostrado t e n e r e scasa u t i l i d a d en l a s aguas s a l i n a s , pero s e e spe ra que l o s i só topos de¡ S y Sr puedan s e r v i r , everitudlrrierite, p a r a l a de te rminac ión

d e l origen y pos ib l e edad de l a s aguas s a l i n a s . Actualmente s e puede medir

el 36Cl en l a b o r a t o r i o , pero su determinación e s muy c a r a y l a

i n t e r p r e t a c i ó n d i f i c i l .

Ls exper ienc ia muestra que l o s iones m i n o r i t a r i o s pueden s e r de cons ide rab le

v3lor en l a c a r a c t e r i z a c i ó n de aguas s a l i n a s . Desafortunadamente e s d i f í c i l e s p e c i f i c a r qué ión s e r á vá l ido , para e l d i agnós t i co , por l o que s e r á

necesar io i n t e r p r e t a r u n grupo de iones .

E n todo caso s e n e c e s i t a r e a l i z a r una inves t igac ión mul t ipa ramé t r i ca , para zaordar de forma adecuada l a c a r a c t e r i z a c i ó n hidroquimica.

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