Procesos hidrogeoquímicos en la zona de mezcla agua dulce-agua salada en el litoral del extremo meridional del macizo carbonatado de Garraf (Tarragona)

IV SIMPOSIO DE HIOROGEOLOGÍA PROCESOS HIDROGEOQUIMICOS EN LA ZONA DE MEZCLA AGUA DULCE-AGUA SALADA EN EL LITORAL DEL EXTREMO MERIDIONAL DEL MACIZO CARBONATADO DE GARRAF (TARRAGONA) PASCUAL DIAZ, J. Mm,uel CUSTODIO GIMENA, Emilio Cu so In emacional de Hid ología Sub em uca y Dpla, de Iugenie o del 'I'c e110. Escuela. Técnica Supe io de I11genie os de Ca n oos, C uJc"Úes .Y Pue os de Bn. c,-/011c1 RESUMEN El • clo Su del acuí e o ,a bona odo co lc o de Cia.· a . njcclad.o po """ no aM con amino ión po muela de. egua. d11lc V agu.a. ma. o�, u .na /o madó ,, idOn !a. pa a l e, 11J bo d lo J meca.ni3mo3 , duolución /o p «lpüa«ón de ca bona. o, g de los p o�•o• de a.n• • cncia. de m&a. <O'l-'< u nl""'"''nlc do lo, o ,g nc• de lo, inc emen o, o duminuc1on,,. de la � n cabiliclad �•c11 u o ia. y de po•ible• p oce•o• d� dolomi iiación en. lo .:ona. l - mc?cla.. Se d��c iben loa pnn.dpio., (eó .co.• que ig n. lo-1 1n =c.anum l,1 de di,olución-p cc pi ac,ón y d.olomi l:adón en ,uu.í cTO, ca. bona odos •• dúcul n lo• u'II-Undo., hid og""911(mico, ligado• a la in e acción agua mezcla- oca ca bona ada. ob. eip,do, a. lo li . go Je "" nño d.e inne, igacíón n do, p Ln. os d, c,,n ol. En la. zona de ne,,do o odiadn •• p oducen P"o no, <lo duolucion de caldlG du an e i ·oemno, c,,n olado, p mci}ldlm n!c po apo e ,Je GU1 en meno g odo po inc emenl<> de /4 a,e :a. iónic al p ,;duci ,e la. mezda.. Se don a.mbiin, la, condiúon,, ndccu< .dac< pa a que ,,, p odu:can p oc.,o, de dolomllúocion de la calica. l. INTRODUCCION El in e és despe ado úl imamen e po la in es ,igl □Ón de lc;,s p o esos hid ogeoc¡uúnicos que se p oducen en la zona de mezcla agua dulce-agua salada de los anú e o8 cosie os se ell!'ja en ecien es publicaciones d.e dis in o• au o es en di e en es a eM del mw1do. PLllMMER (1975), RANSHAW y BACK {1979), BACK e� al.(1979), MAGARITZ e al.(1980), BACK y RANSHAW {1983), HERMAN y BACK (1984), MAG-AR.ITZ y LUZTER (l lR!i), MERCADO (1985), TULIPANO y .FIDELIBUS (1984), CUSTODIO e al.( 986 a-), en Te o os, hRU d._ulo buenos ejemplos que pe mi en el es Rl¡lecimien o de bases eó icas y p ác icas. Según HANSIIAW y BACK (1979), la zona d� mezcla agua dulce-agua saJ,.cla es la pa .e máli ac i a, desde el p11n o de is a dinámi<-o, <le los sis emas geoquímicos ca bona .ados. En es a zona se p oducen los cambios lisico-químicos que ienen luga al me7,diu-se agn"s con un con enido iónico muy dis in o en e sí. Según los mismos au o es (HANSRAW y BACK, 1980 b), d.e la mezcla de dos a.guas con salinidades di e en es y ambas sa u n las con uno o lllM mine ales ca boná icos esul a una solución gene al uenle subsa w:adR con los ca hona os y po lo an o con capacidad de disolución. Se ha demos : ado en el labo a o io (THRA lLKlLL. L968; RUNNELLS, 1969) y obse ado en la na u aleza (BA(;K e al .. 1979; HER.MAN y BAC:K, 1984) que de e minadas mezclas JlSU] an gene almen e subsa u ada.s en cnlciia y dolomi a. E■ os e ec os se deben en pa e a cambios en los coe icien es de ac i idad iónica 1.m onción clel g ado de mescla. Po ejemplo, RUNNELS ( 1969) lemo� ó a pa i de dR os e:,q1e imen ales que al mescla disoluciones con salinidades no ablemen e diie en es, las concen aciones de Ca++ y 477 CQ - e olucionan line,umenLe en un i611 dd po cen aje le mezcla; sin emha go los coP icien .es de ;,.c i idad espec i os son meno;es R los espe a.,los de una e olución lineal en . e las dos cliso.luciones ex emas de la mezda. Así pue�, s.i "m" es la mol u.idad, "1'" el coe icien e de ac i idad y "K:' la cons an e de equilib io de la calcil.ci, esul a que: y po lo an o que exis e subsa u ación. Según cakulos eó icos ealizados po PLUMMETI (19i5), el g ado de snhs:i. u ación de las aguas mezcla �n e agua dulce y ma aa- es nnción de IA p e.sión pa. cial de CO,, emp a u n. ue za iónica, g ado de sa u ¡,.ción epec o a la Cl ld n y pll de 1113 agua., o igiJ1a ias de la mezcla. La mayo subsa u ación se p oduce con po cen ajes de agua de ma ela i amen e bajos (del o den del 10 y 20 % de agua salada). El g ado de suhs;,. u aciói;i aume.nl;,. n<], ah!emen e R mayo p �ión pa cial de C:O, en la., agu> .'! o igin"1es. A m no pll la suhsa umción aml>ién es mayo . WIGLEY y PLUMMER (1976) AJll (len qne la edis ób11cion de pa � iónicos ales como M gHC03, MgOH+ y Ceso., pueden in lw eu uu descenso lel lli de l1< mezcla espec o de los pR de ll S aguAS o ig.inales ex TemM y cou ihw. a 11 subsa u: ación. Si en la zon;,. de mezcl" ex.is e c ünlución de mine ;.Jes ca bonál.icos, p oduciéndose nna L a.ns o encia de masa desde la oca 111 l g,111 y ade11uis is .e ílujo sub � áneo, se dan las condiciones pa ! qne se p oduzca un aumen o de la pe meal>ilida,l secunda ia. A pesA de que en la e olución de la 1,ona de. mezd •e pueden <l;. desequilih jos en ambos sen idos -subsa u ación y soh es;,. 11 ;,.ci .ín- a la la g" el >,.Jance global es de disolución {TRAILKILL, 1968; PLOMMER, WJGLEY y PARKHURST, 19i8), Es o se debe a q11e po mo i os cinéiicos de los equilih ios q1únúc.os en conside ación, •e d.isnel e mucha más calci ;,. en co os pe íodos de subsa. u ación q11e l! ¡ne se pu.,Ja p ecipi a en pe iodos mucho más la gos de sob esa u ación (BAC:K e al.,19i9). Como con.secuencia, HANSHAW y BACK (1980 b) y BAOK y llANSHAW (1982) lan ean la hipó esis al e nl i a a la c eencia gene alizada de que odos los p ueoka s s esul en de enómenos p oducidos pn agnas me eó iO li supe iciales o sulm1pe iciale:i. Ai l, IM zonM ele al a po osjdad y pe meabilidad secunda ia en a�•1líe os ca bonR llclos cos e os son el esul ado de los p ocesos de disolución en la zona de mezcla que hau ido acompañando " las oscilaciones del ni el del m1< du an e el pleis oceno. Segiin PLUMl . ER (19i5), en las agn;,.s mezcl;,. suhsa u ! dM espec o a la cale.i a ex.is. e un po encial e modinámico pa ! la dolo ui ización de la caliza po ee uplazamien o, siemp e y cuAn lo la mezcla es é soh esa n acla : e,,pec o a la dulumi a. LR sob esl ma i6n espec u a ¡,. dolomi a c ece cuan o meno sea la p esión pa cial de CO¡, siendo ambién ÍUJ1ción del pJ-I y la empe a u a. HANSHAW e al. ( 1971) p oponeu que la dolollli ización se p oduce en aguas salob es po mezcla, <:nM<lo la elación mola] magnesio/ caldo es mayo a la unidl d, aunque ¡uubien apun an que muchM de IM dolomi M moden1a.s es u asociadRs;,. agnas nll u ales con elación mola! M9/Cc mayo 1 3. HANSRAW y BACK (19i9) y SRATKAY y MAGARITZ (198i) ! Íi m! n que pa a p oduci se la dolomi ización debe exis i du an e uiici�n ,e iempo, en la.s condiciones adecul dM, un con in110 a.po e de Mg++ al medio y un ele ado con enido de CO pa a sn_pe a la ba e a de deshid a ación del magnesio. Pa a la eacción: es posible es abl�ce que: K,,/ K;. == aMy++/ac.,++ donde K,1 y J(, son las cons an es ,le equilib io pa a la dolomi a y calci a espec i amen e y a la ;,.c i idacl. Pa a el equilib io iso ém lco en e !;,. calci a, dolomi a y agua, la elación 478 u, o ' e, ' º o /V 58"" • /'-----------� "º"' __,., ¡-.... Z3m� C: C _j__......,_-.,.,....,., .... ..,.='!Bell �j o "' _;, --- "' =- " "'" E e, "' " o"' ....., "" C""' o" -= -· '- "' �::: e;; ' 6 M[S S ( 19861 12 58,n� 4o m _., '-:B,ll e, 23m = o--+-----�----, "' E o " "' o --"' º"' •-' u _, o "'o 3 6 MESES ( 1985) "º'"--� Z5m / 12 --....._,.._Bell e, '-' o-'---------- 3 6 MESES ( 1986 l 12 _, -- =- "' ÉCD u, o _..__...., "' " _, :=, c... , e -+-----�---- o o o �' _,"' --- "' =- "' e o ·-' -= e, 3 MESES ( 1986 l 12 � ci --+---'1------�..: a., 'Bel/ /e.l "' N -N _, --- o =-o "' "' e� 2� U)" L.W = U:,c:, <: • 6 MESES ( 1986 l =o_¡._ ________ _ 3 6 MESES ( 1986 l 12 12 FIGURA 2. E olución de los p incip le• iónes en di•oluci6n en el piezóme o "Cala ell, S-01 y Bell ei, S-04", a las p o undidades indicadas. 482 "! .,, ": .,, "; " sa� .,, �·'" " o Z:Sm =;, 3 G MESES (1985) 9 12 c.....) = o N ""_, '- =:, __.__, �� a, o... "' a, -· 3 G MESES (19851 12 FIGURA 3. E oludón del pH y e npe a n "º los piezóme os "Caln oll, S-01 ", n las p o undidades indicada& y "Bell ei, S-04". ": º- 0 �Bel! e, -2�m. . � S8m e;: 4om · º->-- .., e¡ u": � � +--,-,---., --,---, 3 G MESES ( 1985) 12 Bell,¡'-l ,-,---.-- 1 MFS S 119%1 9 1:: FIGURA 4. E oluciOn lP los in li .P!- <h� s1:ü11 Aci,)u ,-ys�• �n los piez ) ne : os .. Cnln .11. S-01", a las p o{undidades indicnd s y "Bell ei, S-04". 484 SOLER, X. (1984,. Dinámica de la ci culacioñ y con ol es uc u al en el acuí e o ká e ko del macizo de G1u lÚ sec, . SW). '.l«nikuill'. THRAILIGLL, J. (1968), Chemical and hyd. ologic ado s in he exca a ions o limes one ca es. GeologicaJ Sociei:, oí Am� ica Bull. Vol.79. pp.18-46. TULIP ANO, L. y FIDELIB US, H.V. ( 1984). Geochemical chB ac e is ic.s oí Apulian coas al sp ings wa e (Sou hem l aly) . ela ed o uixing p ocesses o g ound wa e • wi h sea wa e ha ing cli e en . esidence i.me in o he aqo.i e . 5 h u . ConL on Wa e Resou ces Planning and Man. A bens. pp.2.65-2.67. 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