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
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
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