6. HIDROQU´
IMICA ELEMENTAL E
ISOT ´
OPICA Y G ´
ENESIS DE TOBAS
en lagunas bajo climas ´
aridos y deben considerarse no significativos en sistemas fluviales y cauces.
La expresi´
on de P (gramos) propuesta es:
P =
V
l
c
acu´
ıf ero
V
l
− S
l
(E
l
− P
l
)
− c
atm
× P m
CaCo
3
× [V
l
− S
l
(E
l
− P
l
)]
El modelo se verific´
o en las Lagunas de Ruidera (Ord´
o˜
nez y Felipe, 1988), con los datos hidrol´
ogi-
cos de las mismas. En ´
el se detect´
o una cierta coherencia entre la cantidad de tobas estimada y los
vol´
umenes de tobas sedimentadas a lo largo del valle del Alto Guadiana; especialmente en sus ba-
rreras y en otras acumulaciones tob´
aceas detr´ıticas (calcarenitas y lutitas) procedentes de sucesivas
etapas de erosi´
on y degradaci´
on por rebose del agua en las represas (Ord´
o˜
nez et al., 2005).
5.
LAS SE ˜
NALES ISOT ´
OPICAS EN LAS TOBAS: INTERPRETACI ´
ON
AMBIENTAL
Las aguas constructoras de acumulaciones tob´
aceas tienen, esencialmente, un origen mete´
orico
y, por tanto, ofrecen una composici´
on isot´
opica δ
18
O
SMOW
an´
aloga a la de las aguas de la precipi-
taci´
on local. Datos de los valores de composici´
on de las aguas en acu´ıferos pueden verse en Jim´
enez
Mart´ınez y Custodio (2008). La distribuci´
on espacial de los is´
otopos estables de las aguas de pre-
cipitaci´
on en Espa˜
na (D´ıaz Teijeiro et al., 2009), sigue un modelo de correlaci´
on con la latitud y la
cota topogr´
afica, elementos geogr´
aficos que muestran fuerte relaci´
on con la temperatura, un factor
clave, ya aludido, que controla el fraccionamiento isot´
opico.
Sin embargo, la evaporaci´
on de las aguas en las lagunas provoca un enriquecimiento en
18
O. A
diferencia de la condensaci´
on, la evaporaci´
on implica un proceso adicional de difusi´
on, que supone
m´
as fraccionamiento, sobre todo, con baja humedad ambiental (Pentecost, 2005). La Tabla 6.8
muestra la evoluci´
on de δ
18
O
SMOW
de las aguas de la Laguna Tomilla, en Ruidera. Puede advertirse
c´
omo en a˜
nos de sequ´ıa, donde se interrumpieron los flujos de agua superficial, la composici´
on
isot´
opica de las aguas de aquel humedal vari´
o de modo dr´
astico; ello pone de manifiesto por un
lado, la importancia de los procesos de evaporaci´
on en la evoluci´
on del
18
O
SMOW
; por otro, la
trascendencia de la evaporaci´
on en las lagunas y su potencial influencia en la hidroqu´ımica as´ı
como en la g´
enesis de tobas.
Tabla 6.8: Composici´
on isot´
opica δ
18
O
SMOW
del agua de la Laguna Tomilla durante los a˜
nos 1991-1995. Fuente:
Elaboraci´
on propia a partir de Plata et al., 1995.
Fecha Muestreo
δ
18
O
SMOW
Julio 91’
-5.30
Febrero 94’
-4.74
Octubre 94’
-2.63
Julio 95’
-1.54
Septiembre 95’
-0.10
Desde hace algunos a˜
nos, el δ
18
O
PDB
de las tobas ha recibido gran atenci´
on como dato experi-
mental ya que permite evaluar la evoluci´
on del clima. En especial, cuando se aplica a carbonatos
cuya se˜
nal isot´
opica no ha sido afectada por procesos postsedimentarios capaces de desarrollar ce-
mentaciones o disoluciones que pudieran afectar a la composici´
on original; la toma de muestras se
hace separando, en la medida de lo posible, las l´
aminas de sedimentaci´
on anual, con el objeto de no
mezclar las se˜
nales isot´
opicas que, como se ha visto, son muy sensibles a escala anual; de otro modo
se obtendr´ıan valores medios que poco informar´ıan sobre la evoluci´
on del clima. Con estas cautelas
se ha propuesto que la temperatura del agua donde se forman las tobas pueda relacionarse con la
diferencia entre la composici´
on isot´
opica de la calcita y la del agua, ajust´
andose a esta ecuaci´
on
(O
´Brien et al., 2006):
85
LAS TOBAS EN ESPA ˜
NA
T
ºC=15.310-4.478 δ
18
O
calciteP DB
− δ
18
O
agua−SM OW
+0,14 0,277 + 1,0412 δ
18
O
calciteP DB
− δ
18
O
agua−SM OW
2
No obstante esta ecuaci´
on es heredera, aunque mejorada, de otras anteriores (Epstein et al.,
1951; Anderson and Arthur, 1983; Hays and Grossman, 1991; entre otros).
En la Tabla 6.9 y 6.10, se han recogido datos propios obtenidos en tobas sedimentadas en las
´
ultimas d´
ecadas y emplazadas en una peque˜
na poza, modelada por rebose y erosi´
on en la prolongada
barrera de la Laguna Tomilla (Ruidera) durante la riada acontecida en 1947. En ella se desarroll´
o
un microsistema que, al ser objeto de muestreo, permiti´
o comprobar con nitidez c´
omo los valores
promedios y la desviaci´
on de los mismos en δ
18
O en las bandas de un estromatolito, son del mismo
rango que los ofrecidos por otras muestras tomadas en el cauce, tanto a su entrada como a la
salida de la citada poza (Garc´ıa del Cura et al., 1997d). As´ı mismo, Osacar et al. (2013) ponen de
manifiesto c´
omo las tobas en su ambiente sedimentario y clim´
atico son buenas indicadoras de las
fluctuaciones estacionales de la temperatura, y de otros cambios ambientales como variaciones en
la composici´
on isot´
opica de la precipitaci´
on.
Tabla 6.9: Valores de δ
18
O
SMOW
obtenidos en un conjunto estromatol´ıtico ubicado en la denominada “Plaza de
Toros” (Ruidera), poza circular abierta por la erosi´
on en el paramento de aguas abajo de la represa que cierra la
Laguna Tomilla durante las inundaciones de 1947.
Bandas muestreadas
δ
18
O
SMOW
0
ª banda
-5.71
1
ª banda
-6.44
2
ª banda
-6.32
3
ª banda
-5.71
4
ª banda
-6.63
5
ª banda
-6.51
6
ª banda
-6.78
7
ª banda
-6.86
8
ª banda
-6.45
9
ª banda
-5.65
Promedio
-6.31
Desv. Est.
0.45
En s´ıntesis, f´
acilmente resuelto el sub-muestreo de los niveles anuales en sistemas tob´
aceos acti-
vos, o de etapas anteriores (sub-recientes o incluso holocenas), y establecida la variaci´
on isot´
opica
debida a la recarga mete´
orica, se puede determinar con bastante precisi´
on las tendencias de cambio
clim´
atico, siempre y cuando los procesos de cementaci´
on, disoluci´
on, y otros procesos postsedimen-
tarios, no eliminen la se˜
nal isot´
opica. Los registros de los dep´
ositos tob´
aceos, bien datados, deben
considerarse complementarios de los datos paleoclim´
aticos proporcionados por espeleotemas y, de
modo particular, cuando ´
estos se hallan vinculados geogr´
aficamente a los dep´
ositos tob´
aceos (An-
drews, 2006). La revisi´
on no quedar´ıa completa, sin plantear la influencia que tienen los biofilms
de cianobacterias en la precipitaci´
on de las tobas, aspecto ampliamente tratado en la bibliograf´ıa.
Los experimentos realizados por Pedley et al., (2009) han demostrado que la existencia de un
biofilm microbiano influye n´ıtidamente en la precipitaci´
on de carbonatos en los sistemas fluviales;
de modo particular en aquellos se muestra c´
omo las facies micropeloidales y las arborescentes s´
olo se
desarrollan en presencia de sustancias polim´
ericas extracelulares microbianas (EPS). El mecanismo
de biomineralizaci´
on en los biofilms se ha descrito como un proceso de cementaci´
on alrededor de
los polisac´
aridos extracelulares (EPS), que se realiza en dos fases: una inicial donde los cationes
son retenidos en la envuelta de la pared celular; y otra donde se unen a los aniones, proceso en el
86