Estudios Geológicos, Vol 71, No 1 (2015)

Aplicación de los clorofluorocarbonos y el hexafluoruro de azufre como trazadores hidrogeológicos en los acuíferos carbonatados del Parque Natural del Barranco del Río Dulce (Guadalajara)


https://doi.org/10.3989/egeol.41787.332

M. Martín-Loeches Garrido
Departamento de Geografía y Geología de la Universidad de Alcalá, España

R. Fisher
NΒΊ 402, Camboya

S. Díaz Alcaide
Departamento de Geodinámica, Facultad de Ciencias Geológicas, Universidad Complutense de Madrid, España

P. Martínez Santos
Departamento de Geodinámica, Facultad de Ciencias Geológicas, Universidad Complutense de Madrid, España

Resumen


A partir de la información procedente de los puntos de agua de los acuíferos asociados a los materiales carbonatados jurásicos y cretácicos próximos al Parque Natural del Barranco del Río Dulce (PNBRD) y de su estructura geológica, se ha establecido un modelo conceptual de flujo subterráneo cuya dinámica fue validada con la interpretación de los contenidos en CFCs y SF6, nunca antes utilizados en España con estos propósitos, de algunas muestras situadas en distintas posiciones. En todos los puntos se reconoce la existencia de una fracción de agua infiltrada antes de 1950 que es mayor en las zonas de recarga de los acuíferos de edad Jurásico donde a través del modelo exponencial se llega a edades aparentes de hasta 100 años. La interpretación de los contenidos en CFCs de todas las muestras a partir del modelo de mezcla binaria, refleja edades superiores a los 17 años para la fracción joven que puede corresponder con aquella que circula por los canales de tamaño intermedio entre la matriz rocosa y los conductos kársticos mayores. Aun no perteneciendo a la misma unidad acuífera, los puntos con mayor proporción de aguas “post-1950” se sitúan en los valles fluviales de los macizos cretácicos. Los resultados son coherentes con sistemas acuíferos de escaso gradiente general, por lo elevado de las edades aparentes obtenidas, la existencia de múltiples entradas de agua y de al menos una doble porosidad, elementos establecidos en el modelo conceptual. En los acuíferos de edad Cretácico existen conductos kársticos que elevan el caudal de los manantiales de forma rápida tras las precipitaciones y cuya influencia no se refleja en las muestras estudiadas. Los CFCs pueden ser útiles para indicar la existencia de fenómenos de contaminación urbana actual. Los valores de edad derivados de las concentraciones de SF6 son inferiores a los deducidos con los CFCs por un probable aporte de este gas del sustrato invalidando su uso como trazador. El futuro del uso de los CFCs se encuentra comprometido por la tendencia decreciente de su concentración en la atmósfera, aunque la comparación del CFC-12 con el SF6, allí donde este gas no sufra incorporaciones de origen geológico, mantendrá su utilidad.

Palabras clave


Hidrogeología; clorofluorocarbonos; hexafluoruro de azufre; edad aparente del agua; modelo de flujo; doble porosidad

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Referencias


Adell, F.; Tena-Dávila, M. & Gonzalez, F. (1981a). Mapa Geológico de España. Hoja n° 461 "Siguenza". IGME, Madrid. PMid:6809663

Adell, F.; Bascones, L.; Martín, D. & Martínez-Álvarez, F. (1981b). Mapa Geológico de España. Hoja n° 488 "Ablanque". IGME, Madrid. PMid:6809663

Ministerio de Industria, Turismo y Comercio de España (2014). Archivo Técnico de Hidrocarburos. https://geoportal.minetur.gob.es/ATHv2/welcome.do.

Atkinson, T.C. & Smart, P.L. (1981). Artificial tracers in hydrogeology. In: A survey of British hydrogeology, London, Royal Society, 173–190.

Bascones, L. & Martínez, F. (1981). Mapa Geológico de España. Hoja n° 462 "Maranchón". IGME, Madrid. PMid:7294525

Busenberg, E. & Plummer, L.N. (1992). The use of chlorofluorocarbons (CCl3F and CCl2F2) as hydrologic tracers and age-dating tools: the alluvium and terrace system of Central Oklahoma. Water Resources Research, 28: 2257–2283. http://dx.doi.org/10.1029/92WR01263

Busenberg, E. & Plummer, L.N. (2000). Dating young groundwater with sulfur hexafluoride: natural and anthropogenic sources of sulfur hexafluoride. Water Resources Research, 36: 3011–3030. http://dx.doi.org/10.1029/2000WR900151

Busenberg, E. & Plummer, L.N. (2006). Potential use of other atmospheric gases. In: Use of Chlorofluorocarbons in Hydrology: A Guidebook. IAEA, Viena, 183–189.

Busenberg, E. & Plummer, L.N. (2008). Dating groundwater with trifluoromethyl sulfurpentafluoride (SF5CF3), sulfur hexafluoride (SF6), CF3Cl (CFC-13), and CF2Cl2 (CFC-12). Water Resources Research, 44: W02431. http://dx.doi.org/10.1029/2007WR006150

Busenberg, E.; Plummer, L.N.; Cook, P.G.; Solomon, D.K.; Han, L.F.; Gröning, H. & Oster, H. (2006). Sampling and analytical methods. In: Use of Chlorofluorocarbons in Hydrology: A Guidebook. IAEA, Viena, 199–217.

CHT (2013). Página web de la Confederación Hidrográfica del Tajo. http://www.chtajo.es/Paginas/default.aspx.

Cook, P.G.; Plummer, L.N.; Solomon, D.K.; Busenberg, E. & Han, L.F. (2006). Effects and processes that can modify apparent CFC age. In: Use of Chlorofluorocarbons in Hydrology: A Guidebook. IAEA, Viena, 31–56.

Cook, D.K. & Solomon, D.K. (1995). Transport of trace gases to the water table: Implications for groundwater dating with chlorofluorocarbons and krypton-85. Water Resources Research, 31: 263–270. http://dx.doi.org/10.1029/94WR02232

Cook, P.G. & Solomon, D.K. (1997). Recent advances in dating young groundwater: Chlorofluorocarbons, 3H/3He and 85Kr. Journal of Hydrology, 191: 245–265. http://dx.doi.org/10.1016/S0022-1694(96)03051-X

Darling, W.G.; Gooddy, D.C.; MacDonald, A.M. & Morris, B.L. (2012). The practicalities of using CFCs and SF6 for groundwater dating and tracing. Applied Geochemistry, 27 (9): 1688–1697. http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2012.02.005

Domenico, P.A. & Schwartz, F.W. (1998). Physical and Chemical Hydrogeology. John Wiley & Sons, New York, 824 pp. PMCid:PMC1170546

Fetter, C.W. (2001). Applied Hydrogeology (4th ed.), Prentice-Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 598 pp. PMCid:PMC2278817

Ford, D. & Williams, P. (2007). Karst Hydrogeology and Geomorphology. Wiley, 576 pp. http://dx.doi.org/10.1002/9781118684986

García-Hidalgo, J.F.; Martín-Loeches, M.; Gonzalez, J.A.; Aguilar, M. & García-Quintana, A. (2008). Geología, hidrogeología y paisaje en el Parque Natural del Barranco del Río Dulce (Guadalajara, España). In: Geología de Guadalajara (Calonge, A. & Rodriguez, M., Eds.). Obras colectivas, Ciencias 03, Universidad de Alcalá de Henares, 269–290.

Goldscheider, N. & Drew, D. (2007). Methods in Karst Hydrogeology. Taylor & Francis, London, 264 pp.

Gooddy, D.C.; Darling, W.G.; Abesser, C. & Lapworth, D.J. (2006). Using chlorofluorocarbons (CFCs) and sulphur hexafluoride (SF6) to characterise groundwater movement and residence time in a lowland Chalk catchment. Journal of Hydrology, 330 (1–2): 44–52. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2006.04.011

Goy, A.; Gómez, J. & Yébenes, A. (1976). El Jurásico de la Rama Castellana de la Cordillera Ibérica (Mitad Norte). Unidades Litoestratigráficas. Estudios Geológicos, 32: 261–283.

Han, L.F.; Gröning, M.; Plummer, L.N. & Solomon, D.K. (2006). Comparison of the CFC technique with other techniques (3H, 3H/3He, 85Kr). In: Use of Chlorofluorocarbons in Hydrology: A Guidebook. IAEA, Viena, 191–197.

IAEA (2006). Use of Chlorofluorocarbons in Hydrology: A Guidebook. IAEA, STI/PUB/1238. 277 pp.

IGME (2013). Unidades hidrogeológicas de España. http://www.igme.es/.

Lindsey, B.D.; Phillips, S.W.; Donnelly, C.A.; Speiran, G.K.; Plummer, L.N.; Bohlke, J.K.; Focazio, M.J.; Burton, W.C. & Busenberg, E. (2003). Residence times and nitrate transport in ground water discharging to streams in the Chesapeake Bay Watershed. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 03–4035, 201 pp.

Martín-Loeches, M. (2008a). Hidrogeología de los acuíferos carbonatados con influencia en el parque natural del Barranco del río Dulce, Guadalajara. Actas del IX Simposio De Hidrogeología. Asociación Española De Hidrogeólogos. Elche. PMCid:PMC4088836

Martín-Loeches, M. (2008b). Hidrogeoquímica y contenido en isótopos ambientales de las aguas subterráneas de los acuíferos carbonatados con influencia en el parque natural del Barranco del río Dulce, Guadalajara. Actas del IX Simposio De Hidrogeología. Asociación Española De Hidrogeólogos. Elche. PMCid:PMC4088836

Martín-Loeches, M.; Díaz Alcaide, S. & Martinez, P. (2011). Las aguas subterráneas en el entorno del Parque Natural del Barranco del Río Dulce. Características generales, modelo de flujo conceptual y elaboración de un modelo numérico como herramienta de gestión. JCCM, Informe interno proyecto GUGE002609. xx pp.

Plummer, L.N.; Michel, R.L.; Thurman, E.M. & Glynn, P.D. (1993). Environmental tracers for age-dating young ground water. In: Regional Ground-water Quality (Alley, W.M., Ed.), Van Nostrand Reinhold, 255–294.

Plummer, L.N. & Busenberg, E. (1999). Chlorofluorocarbons. In: Environmental Tracers in Subsurface Hydrology, Kluwer, Dordrecht, 441–478.

Plummer, L.N.; Böhkle, J.K. & Busenberg, E. (2003). Approaches for ground-water dating. In: Residence times and nitrate transport in groundwater discharging to streams in the Chesapeake Bay Watershed. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 03–4035, 12–24.

Pulido, A. (1998). Principales rasgos hidrogeológicos de los macizos kársticos andaluces. In: Karst en Andalucía (Durán, J.J. & López Martinez, J., Eds.), 49–53.

Pulido, A. (2001). Investigación y exploración de acuíferos kársticos. Boletín Geológico y Minero, 112: 65–76.

Quinlan, J.F.; Smart, P.L.; Schindel, G.M.; Alexander, E.C. Jr.; Edwards, A.J. & Smith, A.R. (1992). Recommended administrative/regulatory definition of carbonate aquifers, principles for classification of carbonate aquifers, practical evaluation of vulnerability of karst aquifers, and determination of optimum sampling frequency at springs. In: Proceedings of the third conference on hydrogeology, ecology, monitoring, and management of groundwater in karst terrains, Dublin, Ohio, Water Well Journal Publishing Company, 573–635.

Ríos, L.M.; Barettino, D.; Racero, A. & Galera, J.M. (2002). Mapa Geológico de España. Hoja n° 487 "Ledanca". IGME, Madrid.

Smart, P.L. & Hobbs, S.L. (1986). Characterisation of carbonate aquifers: a conceptual base. In: 1st Environmental Problems in Karst Terranes and their Solutions Conference (Bowling Green, Kentucky), National Water Well Association, Dublin, Ohio, 1–14. PMCid:PMC1166458

USGS (2013). USGS spreadsheet program for preliminary evaluation of CFC data. http://water.usgs.gov/. White, W.B. (1969). Conceptual models for carbonate aquifers. Ground Water, 7: 15–21.

Worthington, S.R.H.; Davies, G.J. & Ford, D.C. (2000). Matrix, fracture and channel components of storage and flow in a Paleozoic limestone aquifer. In: Groundwater flow and contaminant transport in carbonate aquifers (Wicks, C.M. & Sasowsky, I.D., Eds.), Rotterdam, Balkema, 113–128.

Yager, R.M.; Plummer, N.; Kauffman, L.J.; Doctor, D.H.; Nelms, D.K. & Schlosser, P. (2013). Comparison of age distributions estimated from environmental tracers by using binary-dilution and numerical models of fractured and folded karst: Shenandoah Valley of Virginia and West Virginia, USA. Hydrogeology Journal, 21: 1193–1217. http://dx.doi.org/10.1007/s10040-013-0997-9




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