Aspectos generales

LAS TOBAS EN ESPA ˜

NA

Tabla 6.1: Resumen de la composici´

on hidroqu´ımica de las aguas (mete´

ogenas) en las que se generan las forma-

ciones tob´

aceas. DIC, total de “carbono inorg´

anico disuelto”. Resumido de Pentecost (2005).

Valores min.

Media

Mediana

Valores max.

T

ºC

4.20

10.1

9.50

24.30

pH

6.90

7.39

7.55

8.15

DIC mmol/L

1.48

5.22

4.89

13.80

log pCO

2

atm

-3.00

-1.99

-2.20

-1.10

Ca

2+

mmol/L

0.86

3.07

2.33

15.20

Mg

2+

mmol/L

0.00

0.69

0.44

2.74

Mg

2+

/Ca

2+

0.00

0.29

0.16

1.37

Los modelos de equilibrio f´ısico-qu´ımico para el estudio y predicci´

on de la solubilidad de car-

bonatos por las aguas de infiltraci´

on, se iniciaron con ThraikilI (1968). Este autor estableci´

o que

la solubilidad de la calcita y, por tanto, su capacidad de precipitar carbonatos puede ajustarse

aplicando las reacciones del equilibrio del sistema CO

2

-CaCO

3

- H

2

O a una ecuaci´

on del tipo:

aCa

2+

(calcita) = 8,9792 × 10

10

× (pCO

2

)

0,32983

× (T )

−5,29616

Adoptando logaritmos, esta ecuaci´

on se puede expresar como una superficie, en un espacio de

tres dimensiones, que relaciona la aCa

2+

, con el log pCO

2

, y logT (temperatura absoluta en K):

log aCa

2+

= p

1

+ p

2

log pCO

2

− p

3

log T , en la que p1 = 10.9532, p2 = 0.32983, p3= 5.29616.

Los resultados pueden advertirse en la Tabla 6.2. Y ello implica que el aumento de la pCO

2

en

el suelo (10-100 veces superior a la atmosf´

erica tal y como se ha indicado) es el principal factor en la

disoluci´

on de los carbonatos del acu´ıfero, y que al reequilibrarse con la pCO

2

atmosf´

erica, 10-3.52,

tambi´

en es el mecanismo esencial de la precipitaci´

on de carbonatos. Las oscilaciones de temperatura

afectan al proceso de disoluci´

on-precipitaci´

on, siendo conocido el hecho de que los registros t´

ermicos

bajos favorecen la disoluci´

on, aunque al tratarse de temperaturas absolutas la sensibilidad de las

ecuaciones de equilibrio respecto de T es reducida. Las oscilaciones t´

ermicas del agua del suelo

responden a las variaciones estaci´

onales en el ´

area de recarga, fundamentalmente en la ´

epoca del

a˜

no en la que acontecen las lluvias, as´ı como en la alta transmisividad de determinados acu´ıferos

k´

arsticos. Dichas fluctuaciones pueden oscilar entre 5 a 10

°C a profundidades de unos pocos a varios

metros. En este tramo afectado por las oscilaciones temporales, la temperatura media anual de las

aguas subterr´

aneas es de 1

º a 2ºC m´as alta que la media anual del aire (Heath, 1983). Las aguas

de manantial o surgencia presentan valores muy parecidos a las de las aguas subterr´

aneas.

Tabla 6.2: Valores de la aCa

2+

, para el sistema calcita – agua, para diferentes temperaturas y presiones de

referencia. Modelo de Thraikill (1968).

25

ºC

log pCO

2

atm

-1.5

-2.5

-3.5

log aCa

2+

mmol/L

-2.65

-2.98

-3.31

aCa

2+

mmol/L

2.26

1.06

0.49

10

ºC

log pCO

2

atm

-1.5

-2.5

-3.5

log aCa

2+

mmol/L

-2.53

-2.86

-3.19

aCa

2+

mmol/L

2.97

1.39

0.65

Respecto a la temperatura de las aguas fluyentes por los cauces fluviales, la mayor´ıa de las

corrientes mostraron un incremento t´

ermico de sus aguas evaluado en 0.6-0.8

°C aproximadamente

por cada 1

°C de aumento en la temperatura del aire; as´ıson muy escasos los cauces que muestran una

tendencia con relaciones lineales 1:1 aire/agua (Morrill et al., 2005). La variaci´

on de la temperatura

en los flujos fluviales parece estar estrechamente vinculada a los valores t´

ermicos semanales y

mensuales (Ericsson and Stefan, 2000). Sin embargo, la bondad de las correlaciones se ve afectada

80

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6. HIDROQU´

IMICA ELEMENTAL E

ISOT ´

OPICA Y G ´

ENESIS DE TOBAS

por el tiempo de permanencia del agua en el acu´ıfero as´ı como por las condiciones de orientaci´

on,

el grado de protecci´

on del cauce frente al viento y la temperatura ambiental.

La ecuaci´

on de Thraikill (1968) ha sido completada para la dolomita (Ord´

o˜

nez y Felipe, 1988),

proponiendo una ecuaci´

on bastante semejante a la de la calcita de Thraikill (1968):

log aCa

2+

(dolomita) = p

1

+p

2

log pCO

2

−p

3

log T , siendo p1 = 6.71624, p2 = 0.32923 y p3 =3.64469.

Los resultados para valores seleccionados de la pCO

2

, pueden observarse en la Tabla 6.3. De

forma an´

aloga, estos autores modelizan la hidroqu´ımica de un acu´ıfero dolom´ıtico-yes´ıfero, si bien

en este momento se est´

a revisando la importancia de la presencia de yeso y anhidrita en los acu´ıferos,

as´ı como su importancia en la capacidad de generar tobas.

Tabla 6.3: Valores de aCa

2+

y HCO

3

1-

para el sistema calcita-agua, para diferentes diferentes temperaturas y

presiones de referencia. Modelo PHREEQE, Parhurst y otros (1990).

25

º C

log pCO

2

atm

-1.5

-2.5

-3.5

pH

6.97

7.62

8.29

HCO

3

1-

mmol/L

5

2.147

0.95

Ca

2+

mmol/L

2.49

1.09

0.499

10

º C

log pCO

2

atm

-1.5

-2.5

-3.5

pH

7

7.65

8.31

HCO

3

1-

mmol/L

6.22

2.72

1.21

Ca

2+

mmol/L

3.16

1.37

0.62

En las Tablas 6.4 y 6.5, se ofrece la resoluci´

on de los modelos obtenidos utilizando el modelo

PHREEQE (Parkhurst et al., 1990). Se puede advertir la coincidencia de los valores de las con-

centraciones de equilibrio en ambos casos, lo que permite predecir y analizar los resultados de los

an´

alisis hidroqu´ımicos en relaci´

on con la saturaci´

on en calcita de las aguas.

Tabla 6.4: Valores de aCa

2+

, para el sistema dolomita-agua, para diferentes temperaturas y presiones de referencia.

Modelo Ord´

o˜

nez y Felipe (1988).

25

ºC

log pCO

2

atm

-1.5

-2.5

-3.5

logaCa

2+

mmol/L

-2.80

-3.12

-3.45

aCa

2+

mmol/L

1.60

0.75

0.35

10

ºC

log pCO

2

atm

-1.5

-2.5

-3.5

logaCa

2+

mmol/L

-2.71

-3.04

-3.37

aCa

2+

mmol/L

1.93

0.90

0.42

Tabla 6.5: Valores de aCa

2+

, aMg

2+

y aHCO

3

1-

para el sistema calcita-agua, para diferentes temperaturas y

presiones de referencia. Modelo PHREEQE, Parhurst y otros (1990)

25

º C

log pCO

2

atm

-1.5

-2.5

-3.5

pH

7.07

7.72

8.37

aHCO

3

1-

mmol/L

6.16

2.68

1.18

aCa

2+

mmol/L

1.57

0.67

0.29

Mg

2+

mmol/L

1.56

0.69

0.3

10

º C

log pCO

2

-1.5

-2.5

-3.5

pH

7.12

7.78

8.43

HCO

3

1-

8.42

3.65

1.6

Ca

2+

2.17

0.92

0.42

Mg

2+

2.18

0.94

0.41

En la Tabla 6.6, se presentan los datos hidroqu´ımicos elaborados, hace alg´

un tiempo, por el

laboratorio del CEDEX (Plata y P´

erez Zabaleta, 1995) en diferentes sectores del acu´ıfero de las

81

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