Modelización geoquímica directa métodos teóricos y numéricos aplicados al cálculo del equilibrio químico, transferencia de masa y caminos de reacción en procesos de interacción agua-roca

Resumen

Se aborda la modelización de la interacción agua-roca mediante la Modelización Directa (MD) y más específicamente la Modelización de Caminos de Reacción (MCR). Esta modelización analiza cuantitativamente la evolución del sistema hacia el equilibrio total, a través de estados consecutivos de equilibrio parcial mediante la variable de progreso de reacción. Exige la definición de los procesos irreversibles del sistema reaccionante, los procesos reversibles del sistema de equilibrio y la variable de progreso de reacción. Asimismo, requiere el conjunto de ecuaciones formado por las ecuaciones de balance de masa de cada elemento, las ecuaciones de la ley de acción de masas para cada especie, así como las de balance de carga, conservación de electrones o masa constante, dependiendo del código a utilizar. Las propiedades termodinámicas del sistema se determinan mediante los modelos de asociación iónica (Debye-Hückel) o por interacciones específicas (Coeficientes de Pitzer) y el equilibrio químico se formula a través del método de energía libre de Gibbs, o por el método de aproximación de ]a constante de equilibrio. Se han generado tres grupos de códigos que se diferencian, principalmente, en sus distintas resoluciones numéricas. Serie WATEQ, que utiliza el método de las aproximaciones sucesivas; serie MINEQL, que utiliza el método Newton-Raphson y la serie PATHI, que integran directamente ecuaciones diferenciales. En función de las características específicas del problema, se utilizan una u otra familia de códigos. La MD es una herramienta muy importante en la interpretación de los procesos de interacción agua-roca. Sin embargo, no tiene en cuenta la variación espacio-temporal de la composición del agua y no tienen capacidad de modelizar procesos de advección, dispersión y cinética de los proceso