Investigaciones hidrogeológicas en los acuíferos carbonáticos de la Serranía Oriental de Ronda (Málaga)

La presente Tesis Doctoral trata sobre la investigación hidrogeológica de acuíferos carbonáticos de la Serranía oriental de Ronda, constituida por una serie de alineaciones montañosas situadas al NO de la provincia de Málaga (S de España) que ocupan una extensión de 390 km2, de los cuales 104 km2 corresponden a terrenos karstificados. Desde el punto de vista geológico, el área se ubica en el tercio occidental de la Cordillera Bética y pertenece al dominio Subbético Interno occidental o Penibético. Las principales formaciones carbonáticas están constituidas por calizas y dolomías jurásicas, con una potencia superior a 500 m, limitadas -a muro- por arcillas triásicas con evaporitas y -a techo- por margas y margocalizas cretácicas. Al NE, cabalgantes sobre el conjunto anterior afloran materiales arcillosos del Flysch del Campo de Gibraltar, mientras que, al SO, las calcarenitas miocenas de la Depresión de Ronda se disponen discordantes sobre el conjunto mesozoico. La estructura de las formaciones jurásicas queda definida por pliegues anticlinales con “forma de cofre”, alineados según la dirección NE-SO y con inmersión al NE, separados por los correspondientes sinclinales. Las calizas y dolomías jurásicas constituyen acuíferos por fracturación y/o karstificación. La recarga se produce mayoritariamente por infiltración de agua de lluvia sobre los afloramientos carbonáticos, mientras que la descarga se lleva a cabo en régimen natural por manantiales y de forma subterránea hacia la Depresión de Ronda. La precipitación media anual en la región, de 600-700 mm, permite obtener unos recursos medios renovables de 42 hm3/año. En el marco de la investigación hidrogeológica se han diferenciado tres zonas: la meridional, que incluye los acuíferos carbonáticos de las sierras Hidalga y Blanquilla y el denominado sistema hidrológico de la Fuensanta; la noroccidental, con los acuíferos de las sierras de los Merinos, Colorado y Carrasco; y la nororiental, que abarca los acuíferos de la Sierra de Ortegícar y del Cerro de Matagayar y de las sierras de Teba y Peñarrubia. En todos ellos, se ha realizado una caracterización hidrogeológica general y se ha investigado su funcionamiento a partir del análisis de las respuestas naturales (hidrodinámica, hidrotérmica, hidroquímica, isotópica y de fluorescencia natural de las aguas) de manantiales y sondeos, de ensayos de trazadores y del análisis la información geológica y geofísica disponible. En la parte meridional del área de estudio, la mayoría de manantiales asociados a la descarga de los acuíferos de las sierras de Hidalga y Blanquilla drenan hacia el Valle del Río Turón y muestran respuestas naturales rápidas y de gran magnitud, propias de sistemas de flujo por conductos. La elevada variabilidad constatada en buena parte de los parámetros hidrogeológicos del sistema hidrológico de la Fuensanta es consecuencia de la estrecha relación entre las aguas superficiales y subterráneas en los afloramientos de calizas margosas y margocalizas cretácicas. En los acuíferos de la zona noroccidental (sierras de los Merinos, Colorado y Carrasco), la amplia gama de respuestas naturales observada es el reflejo de las diferencias en el grado de desarrollo de la karstificación: elevado en el sector drenado por el manantial de Cañamero y su trop plein (Prado Medina), bajo en el del manantial del Carrizal (y Ventilla) e intermedio en el sector Barranco de Palomeras-Arroyo del Cerezo. En el extremo nororiental del área de estudio, el acuífero de la Sierra de Ortegícar y del Cerro de Matagayar parece drenar hacia el Río Guadalteba, aunque los resultados obtenidos no son concluyentes. El análisis conjunto de las repuestas naturales del acuífero de las sierras de Teba y Peñarrubia, relativamente amortiguadas aunque de cierta magnitud, sugiere un bajo desarrollo de la karstificación en el sector drenado por el manantial de Torrox. Las medidas realizadas en el Río de la Venta permiten constatar la infiltración de las aguas superficiales en el acuífero. La existencia de flujos lentos y profundos podría atribuirse a la propia geometría del acuífero o a la posible transferencia de agua subterránea desde el acuífero de la Sierra de Ortegícar y del Cerro de Matagayar. En cualquier caso, toda la zona nororiental debe ser objeto de investigaciones adicionales, más específicas, para caracterizar su funcionamiento hidrogeológico y la eventual relación hidrogeológica que puede existir entre los sectores de Sierra de Ortegícar y Cerro de Matagayar y de las sierras de Teba-Peñarrubia

Mecanismos de transferencia de flujo subterráneo en un sector acuífero de la Serranía Oriental de Ronda sometido a diferentes condiciones hidroclimáticas

El manantial del Barranco de Palomeras constituye uno de los principales puntos de descarga visible de agua subterránea del acuífero carbonático jurásico de la Sierra de los Merinos (Serranía de Ronda oriental, Málaga). El control hidrogeológico de la surgencia y de tres sondeos, perforados a distintas profundidades y situados a escasos metros de aquella, ha permitido registrar los cambios hidrodinámicos (caudal/nivel piezométrico), de mineralización y de temperatura del agua subterránea producidos en las inmediaciones de la zona de descarga, durante un período hidroclimático altamente variable. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto cierta variabilidad de la mineralización y temperatura del agua drenada por el manantial y de la existente en la columna de los sondeos, como consecuencia de episodios de recarga de poca magnitud y/o duración en el tiempo, lo que refleja el drenaje de flujos kársticos de procedencia preferentemente superficial (zona no saturada). En condiciones de elevada recarga, la red de flujo llega a saturarse por completo y se generan limitaciones en el sistema de drenaje, como resultado de la activación de flujos de agua verticales ascendentes, más mineralizados y química y térmicamente homogéneos, que demuestran la contribución predominante de la zona saturada del acuífero (de sectores más profundos y/o alejados) al caudal del manantial del Barranco de Palomeras.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Coupling major ions and trace elements to turbidity dynamics for allogenic contribution assessment in a binary karst system (Sierra de Ubrique, S Spain).

This investigation deals with the application of a multi-technique approach combining data from turbidity, major ions, and trace elements to characterize the implications of allogenic recharge in a binary karst system and assess the relative hydrochemical contribution to karst springs captured for drinking use. Hydrodynamic and hydrochemical responses of the outlets to storm events were continuously monitored during four selected flooding events, and water samples were collected at the main sinking stream in the recharge area and discharge points (Cornicabra and Algarrobal springs) for chemical analysis. The obtained hydrogeochemical dataset was analyzed through mean of time-series and statistical analysis and allowed to describe the fate and origin of trace elements. Despite that most of analyzed components present a natural origin, the existence of a Wastewater Treatment Plant in the recharge area was determined to be the main source of P (phosphorus) concentrations measured in the karst springs. Sediment (particulate) transport constitutes the most important factor in the mobilization of Al, Mn, Ni, and Ba in both surface and groundwater, whilst Li, Sr, and P are mainly controlled by solute migration. The hydrochemical signature of allogenic water component was constrained by identifying characteristic correlations between Ba and Ca/Sr ratio in water samples. The combination of specific hydrogeological processes as ion solution and sorption processes onto solids between solutes and particles as well as water mixing processes (allogenic vs diffuse) result more evident in Algarrobal spring, which receives a higher contribution of allogenic component due to a greater feeding catchment.Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBU

Actividad del 222rn en aguas subterráneas de origen mineral y termal de la provincia de Málaga

El isótopo 222Rn es un gas radiactivo que proviene de la cadena de desintegración del isótopo 238U, más concretamente del decaimiento radiactivo del isótopo 226Ra. Este gas puede estar disuelto en las aguas subterráneas como consecuencia de la interacción con la roca acuífera, por lo que constituye uno de los elementos radiactivos más comunes en dicho tipo de aguas. Actualmente, normativas europeas y españolas establecen niveles límite de 222Rn para aguas de consumo humano (Directiva 2013/51/EURATOM y RD 140/2003), pero también para actividades desarrolladas en spas, cuevas, minas, etc. (RD 783/2001 y RD 1439/2010), los cuales están sujetos a revisión continua. El presente estudio tiene como principal objetivo determinar la actividad del 222Rn en las aguas minerales y termales de la provincia de Málaga. Para ello, se ha llevado a cabo una campaña de medidas in situ en múltiples puntos de agua subterránea (manantiales, fuentes, baños, balnearios y sondeos) de diferente quimismo, que drenan distintas formaciones geológicas permeables, mediante el uso de un espectrómetro portátil de partículas α. Los resultados obtenidos muestran niveles de 222Rn en aguas subterráneas comprendidos entre 1±2 Bq/l y 248±23 Bq/l. Las aguas subterráneas que drenan rocas carbonáticas presentaron los valores medios más altos de actividad del radioisótopo, mientras que los valores más bajos han sido determinados en aguas subterráneas que drenan afloramientos de rocas ultramáficas. En todos los casos, los niveles de 222Rn obtenidos en esta investigación se sitúan por debajo de los valores paramétricos establecidos por los reales decretos que regulan tanto las aguas de consumo como las actividades laborales desarrolladas en el subsuelo.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Caracterización hidrogeoquímica e isotópica de aguas minerales y termales de la provincia de Málaga

El presente estudio pretende contribuir al conocimiento del origen de las aguas subterráneas minerales y termales inventariadas en la provincia de Málaga y analizar la relación ente su composición química y la geología de las rocas con las que interaccionan. Con tal fin, se llevaron a cabo campañas de medida de parámetros físico-químicos in-situ y toma de muestras de agua en manantiales y sondeos para su posterior análisis en laboratorio (iones mayoritarios, alcalinidad e isótopos del agua). Los resultados obtenidos muestran una elevada variabilidad en la mineralización (317-14250 μS/cm) de las aguas subterráneas y facies hidroquímicas más frecuentes de tipo bicarbonatada cálcica, bicarbonatada magnésica y clorurada sódica. La clasificación térmica efectuada a partir de las medidas de temperatura del agua (realizadas in-situ) comprende aguas frías, con una temperatura media de 14,9 ± 0,7 ºC, aguas de tipo normal, con 18,4 ± 0,6 ºC y aguas termales, con 20,6 ± 0,7 ºC. La composición isotópica de las muestras de agua, coherente con las líneas Meteórica Global y del Mediterráneo occidental, así como los valores de exceso en deuterio (8-19 ‰), reflejan un origen meteórico mixto (Atlántico-Mediterráneo), preferentemente del Océano Atlántico. El análisis estadístico multivariante cluster aplicado a la información obtenida ha permitido diferenciar cinco tipos hidroquímicos representativos del drenaje de los grupos litológicos considerados: i) peridotitas y rocas carbonáticas (aguas normales-frías), con flujos más superficiales y de corto recorrido; ii) litologías carbonáticas (y detríticas) con cierto grado de termalismo, que ejemplifican esquemas de flujo subterráneo de cierta profundidad y tiempos largos de permanencia y; iii) rocas detríticas y/o evaporíticas formadas por (o que contienen) minerales muy solubles, con aguas muy evolucionadas desde el punto de vista hidrogeoquímico, que evidencian un elevado grado de interacción agua-roca.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Hydrodynamic and hydrochemical evolution of the Bajo Guadalhorce Valley alluvial aquifer (Málaga, S Spain) in the last 40 years

Groundwater flowing through coastal aquifers is increasingly impacted by human pressures as consequence of a growing demand on drinking water, tourism and agriculture, among others. Thus, groundwater availability very often depend on its quality since water salinization and pollution are the main challenges for water management because of seawater and freshwater interaction. Therefore, it is crucial to monitor the availability of groundwater and its quality under changing scenarios where this water resource can be specially threatened. This study aims to assess the spatial distribution and time evolution of groundwater levels and hydrochemistry of the alluvial aquifer of the Bajo Guadalhorce Valley (Málaga, S Spain) for the evaluation of its quantitative and qualitative status. To that, groundwater level, electrical conductivity and Cl- and SO42- concentrations of water have been measured in a field sampling campaign carried out in the alluvial aquifer of the Bajo Guadalhorce Valley (Málaga, S Spain) in April 2017. Additionally, historical data from the last 40 years have been compiled.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Preliminary study of the impact of Guadalhorce river mouth channeling (Málaga, Spain) on groundwater and related wetlands

Se trata de resultados preliminares que se están obteniendo en el Bajo Guadalhorce, en el marco de la tesis doctoral del primer firmanteIn riverine areas, many anthropogenic actions (modification of natural water courses, burying or channeling works, etc.) have been commonly applied worldwide to prevent floods in rivers, having negative environmental impacts on their dependent ecosystems. In the Guadalhorce River mouth (Málaga, Southern Spain), channeling works -including the splitting of the main channel into two branches before arriving to the sea- were conducted to reduce the flood risk in the surrounding urbanized areas near to the Mediterranean coast. In the framework of the monitoring program of the Guadalhorce Delta Wetlands, located between the branches of the ending river stretch, measurements of electrical conductivity in wetland water and groundwater table were performed, as well as the sampling of both water types. The results show a progressive increasing in the mineralization of wetland water, reaching values 50 times higher than the original ones. In the underlying aquifers, the mineralization of groundwater is generally less variable and lower than the recorded in the eighties and nineties, when a salt intrusion episode occurred. Before the river channel modification, the water flow from the aquifer to the wetlands and toward the river in its mouth was deduced. Today, the wetlands recharge locally the Quaternary aquifer and, consequently, induce the groundwater flow towards the both branches of the river and Mediterranean Sea. The variation of the morphodynamics in the Guadalhorce River mouth and the associated changes in land use have caused significant impacts on ground and surface water and their dependent wetlands.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

222Rn as a natural tracer to investigate recharge and groundwater flow dynamics at three Mediterranean karst systems in Southern Spain.

Comprehensive knowledge of groundwater origin and movement into karst aquifers is crucial to establish the adequate management practices. This is of special interest in areas strongly affected by the impact of climate change, such as the Mediterranean region. This work aims to better understand recharge processes determining groundwater flow in 3 mountainous carbonate aquifers in Southern Spain. To achieve this purpose, spring discharge and electrical conductivity data as well as 222Rn activity were measured and interpreted in karst groundwater. Karst groundwater discharge at the investigated springs varies between 3 and 1400 L/s, while electrical conductivity (EC) values range between 227 and 1929 µS/cm. 222Rn activity data are found between 31-3630 Bq/m3. The temporal evolution of EC, water temperature and 222Rn showed relatively constant values during dry periods in all examined karst springs but abrupt decreases after intense recharge events. A detailed –daily- control during high waters in the Sierra de Ubrique revealed slight increases in 222Rn activity at the beginning of the rising limb of spring discharge. However, circulation of recently infiltrated rainwater through karst conduits (in turbulent flow regimes) and the mixing with old waters provokes a marked dropping in the measured parameters at karst springs.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Caracterización hidrogeológica preliminar de la Fm. Areniscas del Aljibe. Complejo de los Flyschs del Campo de Gibraltar (Parque Natural de Los Alcornocales, provincias de Cádiz y Málaga)

La Formación Areniscas del Aljibe pertenece al denominado Flysch Numídico del Complejo del Campo de Gibraltar (Cordillera Bética). Esta unidad geológica tiene su máxima expresión cartográfica en la mitad oriental de la provincia de Cádiz, coincidiendo en gran medida con los límites del Parque Natural de Los Alcornocales. El relieve alomado y boscoso del Campo de Gibraltar presenta sierras de hasta 1.091 m s.n.m. (Sierra del Aljibe), gargantas y valles. En esta zona, una de las más húmedas del Sur de España, existe un clima mediterráneo con una marcada influencia de frentes atlánticos que descargan lluvias comprendidas entre 500 y 1.500 mm/año. La formación geológica objeto de este estudio está constituida por una alternancia de más de 1.000 m de areniscas cuarzosas y lutitas, con claro predominio de las primeras, y edad Aquitaniense. Estas rocas se encuentran plegadas y afectadas por cabalgamientos, además de haber sufrido fracturación posterior. Tradicionalmente se han considerado con bajo interés hidrogeológico y, por ello, los antecedentes de este tipo son muy limitados. El objetivo principal de la presente investigación es caracterizar el funcionamiento hidrogeológico de esta unidad geológica. Para ello, se ha llevado a cabo el reconocimiento geológico, geomorfológico, hidrológico e hidrogeológico, este último a partir de medidas de caudales, parámetros físico-químicos y análisis químicos e isotópicos de muestras de agua en laboratorio. Las observaciones de campo han revelado la ausencia de flujo superficial en buena parte de las sierras de los sectores nororiental y central durante la época de estiaje. La actualización del inventario de puntos de agua ha mostrado que el mayor número de surgencias de aguas subterráneas (habitualmente con caudal < 2 l/s) se hallan en el área noroccidental y en el sector meridional de la zona estudiada.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Instituto de Desarrollo Regional UCLM Amphos 21 Confederación Hidrográfica del Júca

Groundwater dynamics in a hydrologically-modified alpine watershed from an ancientmanaged recharge system (Sierra Nevada National Park, Southern Spain): Insights from hydrogeochemical and isotopic information

In many of the alpine watersheds of Sierra Nevada (Southern Spain) exists an ancient network of dug canals that collect, transport and facilitate the recharge the snowmelt in the underlying aquifer during the spring season. This practice, known as careos, in the lower part of the watersheds supply drinking water as spring discharge during the dry season. To study how this managed recharge technique modifies the natural response of these basins this work focuses on characterizing the hydrological behavior of one of the sites, the Berchules watershed. The mechanisms for mineralization of groundwater are based on geochemical processes such as evapo-concentration in the soil layer and silicate mineral weathering due to dissolved CO2 originated from both soil biogenic processes and the atmosphere. Groundwater presents a main hydrogeochemical calcium-magnesium-bicarbonate type facies, which is associated to groundwater flowing through the upper weathered silicates and quickly drained through springs located in the uplands and in the intermediate altitude catchment zone. Additionally, in the lower part of the basin some springs discharge mineralized groundwater with a sodium–calcium–bicarbonate composition associated to regional groundwater flow. In natural conditions, this hydrogeological system behaves as a sloping aquifer, occurring recharge between 1400 and 2500¿m¿a.s.l. The springs discharge groundwater with an isotopic content and temperature in coherence with the local rainfall isotopic and thermal atmospheric altitudinal lines. Nevertheless, once the careo recharge begins the affected springs reveal the fingerprint of the concentrated recharge system by blurring the fingerprint of both the isotopic and thermal altitudinal dependence in the springs discharge. This validates the previous conceptual model and supports average recharge values of 141¿±¿140¿mm/yr and total average water resources of 181¿±¿111¿mm/yr which include a 40% increase in the study period due to the effect of the acequias de careo.Peer ReviewedPostprint (published version