Responding to the challenges of Water and Global Warming: Environmental Hydrogeology and Global Change Research Group (HYGLO-Lab)

[EN] The current Global Warming of planet Earth is probably the most important geological phenomenon in the last 20,000 years of its history and for human race. This process is having nowadays notable effects on the climate, ecosystems and natural resources. Possibly the most important renewable geological resource is water. One of the most strategic phases of the water cycle is groundwater. Despite its low visibility, quantitatively (and qualitatively too) it is essential for life on Planet Earth. Foreseeable consequences on groundwater due to climate change and sea level rise will be very significant. Hydrogeology can provide answers to many of the questions that are beginning to be raised in relation to these impacts and their effects. Environmental hydrogeology is a way of understanding the set of disciplines mixed in Hydrogeology as a Science of Nature. The HYGLO-Lab Research Group of the IGME-CSIC National Center attempts, through its lines of research, with a double global and local component, to provide answers to some of these questions.Peer reviewe

Avances en la investigación científica y técnica de las inundaciones en el Pla de Sant Jordi (Palma de Mallorca, Illes Balears, España)

Colección: Hidrogeología y aguas subterráneas, nº 33Para abordar el estudio de las Inundaciones en el Pla de Santa Jordi a partir de la evaluación de los indicadores que permiten aproximarse a las causas y procesos ligados a este fenómeno intermitente, se establecieron una serie de objetivos principales. Su consecución estaba ligada a las relaciones con el medio de las precipitaciones, los niveles piezométricos de la masa de agua subterránea 18.14M2 Sant Jordi y la influencia de otros aportes hídricos superficiales. En este marco de trabajo, conocer la superficie inundada real en momentos de eventos de precipitaciones intensas o, la superficie potencialmente inundable tras un trabajo de investigación profundo, han sido metas en torno a las que ha girado gran parte del trabajo. El presente proyecto tiene como objetivos generales evaluar los procesos que dan lugar a las inundaciones intermitentes en el Pla de Santa Jordi y el análisis la variabilidad espacial y temporal del área inundada con el fin de dar una respuesta técnica en el caso de que esta sea factible.Instituto Geológico y Minero de España, Españ

Los Paleocolapsos kársticos en las plataformas carbonatadas del Mioceno Superior de Mallorca. Análisis geográfico, genético y evolutivo

El análisis de estructuras paleokársticas ha atraído, en los últimos años, el interés de numerosos investigadores a la información que aportan a la geología aplicada y la paleogeomorfología. Estudios recientes se han centrado en la aplicación de técnicas de exploración del subsuelo debido a la escasez de afloramientos. En la presente Memoria se analizan íntegramente las formas de hundimiento pretéritas que afloran discontinuamente con gran detalle, en los acantilados de las costas meridional (plataforma de Llucmajor) y oriental (plataforma de Santanyí) de Mallorca, a lo largo de más de 75 km de línea de costa, afectando a las rocas carbonáticas del Mioceno superior. El estudio se ha centrado en la distribución geográfica, evolución geológica y las características geomorfológicas de estos paleocolapsos, con especial énfasis en su génesis, su relación con la arquitectura y distribución de las facies, así como en las formas y productos asociados.Los paleocolapsos han sido descritos en su contexto litoestratigráfico y estructural dentro de las mencionadas plataformas carbonáticas, siendo este trabajo una contribución al conocimiento del karst en estas unidades geológicas y su relación con las fluctuaciones marinas. La karstogénesis queda reflejada en estas formas pretéritas donde se han observado depósitos y formas de disolución ligadas a la dinámica kárstica controlada, en el caso que nos ocupa, por las fluctuaciones del nivel del mar: brechas, sedimentos detríticos, cementos, así como distintos tipos y volúmenes de porosidad. La mayor parte de estas formas (sobre un total de 177), cuyas dimensiones en sección varían desde pocos metros hasta afloramientos con 28 m de altura y más de 100 m en la horizontal, se ubican en la plataforma de Santanyí a excepción de dos estructuras ubicadas en la plataforma de Llucmajor.El análisis geológico y su relación con los paleocolapsos muestra como en la plataforma de Llucmajor éstos afectan a las facies de la Unidad Complejo Arrecifal (facies de back reef y frente arrecifal). Sin embargo, en la plataforma de Santanyí, los paleocolapsos afectan tanto a parte del Complejo Arrecifal (facies de back reef), como a la totalidad de la Unidad Calizas de Santanyí. A partir del estudio de la arquitectura de facies del Complejo Arrecifal en la plataforma de Llucmajor se ha establecido el modelo deposicional en la plataforma de Santanyí. Sin embargo, ésta última se encuentra compartimentada como consecuencia del control de dos fallas en dirección de orientación E-O en S'Algar y Na Magrana, donde se localiza el contacto entre facies de lagoon externo y talud arrecifal. No obstante, la cartografía y análisis de los lineamientos en dicha plataforma ha permitido identificar dos familias principales con dos direcciones dominantes; NE-SO y NO-SE, siendo la dirección E-O menos representativa. Se han observado fracturas distensivas y pequeñas fallas inversas miocenas asociadas al proceso de colapso, así como fracturas y fallas postmiocenas, y fracturas cuaternarias.El estudio de la geometría en sección de los paleocolapsos pone de relieve que la formas en "V", "U" y conoidales son las más comunes. Han sido identificadas dos partes diferentes en un paleocolapso tipo: una inferior donde se observa la paleocavidad ubicada en la base del paleocolapso (lagoon externo y/o frente arrecifal), con una geometría irregular de dimensiones entre 1 m y 9 m rellena por sedimentos adyacentes y suprayacentes a ésta; y una parte superior, coincidente con los bordes de la estructura (lagoon interno/Calizas de Santanyí) buzando con inflexión conoidal hacia la paleocavidad.Se han identificado cuatro tipos de brechas (crackle, crackle-laminae-split, de mosaico y caótica) en las estructuras de paleocolapso asociadas cada una de ellas a distintos niveles estratigráficos y, en algunos paleocolapsos, con una gradación vertical y lateral. Son característicos de estos depósitos los sedimentos detríticos (matriz) y los cementos asociados (vadosos y freáticos). En general, el cemento domina sobre la matriz en la zona inferior del paleocolapso, mientras que por encima, es la matriz la que domina sobre el cemento. El análisis por difracción de Rayos X de la matriz indica para la muestra total que la calcita es el mineral principal y el cuarzo el mineral secundario. En la fracción arcilla, la moscovita, la illita y la caolinita son los minerales más comunes. De ello, junto con el estudio de láminas delgadas en estos depósitos, donde se han observado tamaños de grano en el cuarzo superior a 2 mm, se deduce un ambiente de sedimentación subsuperfical y otro subaéreo de lo que se extrae un origen, proceso de transporte y sedimentación diversos, así como la evolución cristaloquímica en determinados minerales. Los cementos son de naturaleza calcítica, con contenidos relativamente altos en magnesio para los freáticos y bajos para los vadosos. Para el estudio de la porosidad en los paleocolapsos se ha procedido a su clasificación en dos tipos principales, interclasto e intraclasto, a partir de las cuales se ha estudiado la macro y microporosidad. La brecha caótica de colapso es la que presenta volúmenes de porosidad más elevados y tipologías diversas. El análisis de isótopos estables muestra una gran homogeneidad entre la composición isotópica de los cementos, con valores en δ18O y δ13C ligeros, lo que indica condiciones análogas de precipitación, con dominio de aguas dulces sobre las saladas. Tanto la marca del oxígeno como del carbono parecen indicar que los cementos se depositaron en un período interglaciar coincidente con algún estadio isotópico impar.El estudio de la arquitectura de facies de la plataforma de Llucmajor ha permitido elaborar un modelo genético de ocurrencia para los paleocolapsos y su ubicación espacio-temporal. Dicho modelo, ha sido corroborado por la relación entre la distribución de facies y paleocolapsos en la plataforma de Santanyí, por la observación en algunos paleocolapsos de sedimentos a techo de la Unidad Calizas de Santanyí que sellan la estructura, así como por el tipo de brechas características de colapsos sinsedimentarios (brecha crackle-laminae-split), que muestran una deformación dúctil de los materiales cuando éstos no estaban completamente consolidados, dando lugar a formas laxas de bajo ángulo. Los procesos genéticos que dieron lugar a los paleocolapsos kársticos están directamente relacionados con la alta frecuencia de fluctuación del nivel del mar durante el Mioceno superior, la misma que controló la arquitectura de facies y la posición del nivel freático. Las oscilaciones del nivel freático causaron la alternancia de dominios freáticos y vadosos así como, de agua dulce y agua salada en la interfase, provocando la disolución de los parches coralinos y el posterior hundimiento del techo de las cavidades. El estudio integral de todos estos aspectos junto con el análisis de una red de paleocauces y una playa fósil, ha permitido realizar una reconstrucción paleogeográfica desde el Messiniense en la plataforma de Santanyí e identificar estructuras de paleocolapso postmiocenas y cuaternarias. Con estos datos se ha procedido a la comparación de los paleocolapsos kársticos con otras estructuras similares en el País Vasco y Las Islas de Malta, de lo que se extraen analogías y diferencias, determinadas fundamentalmente por el orden de fluctuación del nivel del mar. Por último, se discute el papel de los paleocolapsos kársticos como elementos que contribuyen en cierta medida a la ocurrencia de hidrocarburos en plataformas carbonáticas, pudiendo ser excelentes reservorios debido al gran número de afloramientos, el volumen de roca afectada y a su elevada porosidad y permeabilidad.Paleokarst tend to differ from studies of recent and modern karst landforms though is important the genetic understanding of the karst processes for analysis a paleokarst structure. Paleokarst systems form an important class of carbonate record and they have a pronounced lateral and vertical spatial complexity that results from a complex history of formation. Most of the known karst systems are epigenetic and they are the result of near-surface karst processes during periods of subaerial exposure and latter burial compaction and diagénesis. Scale, porosity types and spatial complexities of these paleokarst systems depends on the carbonate rock solubility, paleoclimatic conditions, lowering of base level either by tectonic uplift or sea-level fall and time of subaerial exposure. Uplift, in addition, commonly induces fracturing and faulting that further control karst development. Ascertaining and predicting paleokarstic heterogeneities within carbonate rocks are strategic to fluids field development and optimum production. With current subsurface methods, however, most of the smaller-scale stratigraphic architecture and diagenetic facies are difficult to define. Predictive models for exploration and development are best made from outcrop studies of well-exposed examples. Accuracy for prediction of these models depends on the detailed understanding of the genetic factors controlling their geometries, scale, pore networks and spatial complexities of these potential karstic store. Miocene carbonates (Upper Tortonian-Lower Messinian) in Mallorca Island are composed of reefal (Reef Complex) and shallow water carbonates (Santanyí Limestone) that prograded across platforms surrounding paleoislands. The contact between the Reef Complex and the Santanyí Limestone is a subaerial erosion surface with paleokarst features. The shallow-water carbonates beds both the lagoonal beds of the Reef Complex and basal beds of the Santanyí Limestone, are affected by paleocollapse structures produced by roof collapse of caverns developed in the underlying Reefal Complex. These paleocollapse structures affecting to the carbonate platform allows to propose a genetic model to explain the origin of these paleosink, that are related to early diagenetic processes induced by high-frequency sea-level fluctuations, the same sea-level fluctuations that controlled the facies architecture of the carbonate platforms.Cartography and study of lineaments and fractures on Santanyí Platform have permitted identified two principals groups with two main directions: NE-SO and NO-SE. Have been observed distensiva fractures and Miocene small inverse faults related with de breackdwon phenomena. Moreover, postmiocenes and quaternary faults and fractures have been recognized.The geometry of paleocollapse structures is commonly (in section) as "V", "U" or funnel. The size is variable from few meters of long to thousands meters, and few meters of weigh to thirteen meters. Breccias has been classified as crackle, crackle-laminae-split, mosaic and chaotic types. Chaotic breccias grade from matrix-free, clasts-supported breccias to matrix-supported breccias. The matrix mineralogy is compose in the total sample for calcite in the major part and quartz in less quantity. However, same structures present quartz as principal mineral. To the clay fraction, caolinite, illite and moscovite are the most general mineral present.The geochimical sediment (carbonate) are filling a part of interclaste breccias porosity. This is commonly phreatic speleothems. Isotopic studies of this sediments show δ18O and δ13C contents negatives. This fact could indicate a fresh water environment depositio

Aplicación de la tomografía de resistividad eléctrica (ERT) para resolver el contacto Plio-ceno-Cuaternario en el acuífero del Pla de Sant Jordi

Colección: Hidrogeología y aguas subterráneas, 33La tomografía de resistividad eléctrica (ERT) es de amplia aplicación en la solución de problemas hidrogeológicos, pues el método es tanto más sensible al contenido en agua y su salinidad en las formaciones como a la litología de éstas. En el Pla de Palma de Mallorca, este método geofísico ha sido empleado en un experimento piloto para controlar el límite en superficie y en profundidad entre los materiales limo-arcillosos del cuaternario que ocupan las zonas bajas inundables y las calcarenitas de edad Plioceno (formación Sant Jordi) limítrofes. La tomografía ha sido de gran utilidad para delinear con notable resolución ,el contacto entre formaciones en profundidad, y el nivel freático de cada una de ellas.Instituto Geológico y Minero de España, EspañaUnidad de Baleares, Instituto Geológico y Minero de España, Españ

Cuevas kársticas y no kársticas: del subsuelo terráqueo a las cavidades extraterrestres

En este trabajo nos hacemos eco de una interesante paradoja; las cuevas, que en el pasado dieron cobijo a los seres humanos en la prehistoria y que tanta importancia tienen en nuestro planeta por muy variados motivos, son también de gran importancia y actualidad en geología planetaria e investigación espacial como posible habitáculo para las futuras misiones tripuladas a Marte. Adicionalmente, las cuevas serán candidatas excepcionales para buscar indicios de vida actual o pasada, en dicho planeta. En este trabajo se repasan los tipos de cuevas naturales que podemos encontrar en la Tierra de acuerdo al mecanismo que las origina y la litología donde se desarrollan. Esto nos permite extrapolar, por analogía, qué tipo de cuevas es posible encontrar en otros cuerpos del sistema solar, esto es, qué tipo de cuevas extraterrestres cabe esperar descubrir en el futuro. Concluimos este trabajo examinando la situación actual del estado de nuestro conocimiento en tal sentido.Instituto Geológico y Minero de España, EspañaUnidad de Baleares, Instituto Geológico y Minero de España, Españ

Cuevas kársticas y no kársticas: del subsuelo terráqueo a las cavidades extraterrestres

En este trabajo nos hacemos eco de una interesante paradoja; las cuevas, que en el pasado dieron cobijo a los seres humanos en la prehistoria y que tanta importancia tienen en nuestro planeta por muy variados motivos, son también de gran importancia y actualidad en geología planetaria e investigación espacial como posible habitáculo para las futuras misiones tripuladas a Marte. Adicionalmente, las cuevas serán candidatas excepcionales para buscar indicios de vida actual o pasada, en dicho planeta. En este trabajo se repasan los tipos de cuevas naturales que podemos encontrar en la Tierra de acuerdo al mecanismo que las origina y la litología donde se desarrollan. Esto nos permite extrapolar, por analogía, qué tipo de cuevas es posible encontrar en otros cuerpos del sistema solar, esto es, qué tipo de cuevas extraterrestres cabe esperar descubrir en el futuro. Concluimos este trabajo examinando la situación actual del estado de nuestro conocimiento en tal sentido.Instituto Geológico y Minero de España, EspañaUnidad de Baleares, Instituto Geológico y Minero de España, Españ

Simulación hidrogeológica con un modelo matemático de flujo para el estudio de las inundaciones del Pla de Sant Jordi

Colección: Hidrogeología y aguas subterráneas, nº 33El Pla de Sant Jordi es una zona endorreica desecada en el siglo XIX que experimenta fenómenos de inundación con relativa frecuencia, ligados a eventos de precipitaciones extremas. Dichas inundaciones, y su permanencia en el tiempo, causan importantes pérdidas económicas en los campos de cultivo afectados, así como molestias a los vecinos y daños en las vías de comunicación, como caminos de servicio del aeropuerto de Son Sant Joan ubicado en el centro del Pla o accesos a zonas urbanas. A pesar de que los modelos matemáticos construidos hasta los años 90 consiguen reproducir el comportamiento general del acuífero del Pla de Sant Jordi, han quedado obsoletos ya que no llevan incorporados la continua mejora del conocimiento de la zona ni las modificaciones a las que se ha sometido el entorno físico El presente trabajo consiste en la realización y aplicación de un modelo matemático de flujo de aguas subterráneas con el objetivo de cuantificar la relación entre acuífero del Pla de Sant Jordi y las inundaciones que afectan a la zona durante episodios de lluvias intensas. Como conclusión global del presente trabajo, en base al modelo matemático de aguas subterráneas que representa el comportamiento general del acuífero, es difícil afirmar que haya una relación directa entre las inundaciones y la piezometría. Aun así, el modelo ha permitido cuantificar balances de agua y clarificar el modelo conceptual en muchos aspectos.Instituto Geológico y Minero de España, EspañaUnidad de Baleares, Instituto Geológico y Minero de España, Españ

Cuevas: la flecha del tiempo, de la prehistoria a la actualidad: La Vall d’Uixó (Castellón), 2018: Trabajos del Séptimo Congreso Español y Segundo Congreso Iberoamericano sobre Cuevas Turísticas, celebrado en La Vall d’Uixó (Castellón), en junio de 2018

462 p.Congreso Español sobre Cuevas Turísticas (7º. 2018. La Vall d’Uixó, Castellón). - Congreso Iberoamericano sobre Cuevas Turísticas (2º. 2018. La Vall d’Uixó, Castellón). - Texto en español con resumen y palabras claves en español e inglés.Unidad de Baleares, Instituto Geológico y Minero de España, EspañaInstituto Geológico y Minero de España, Españ

Realización de trabajos de cartografía a escala 1:1000 del Pla de Sant Jordi, Palma de Mallorca y levantamiento topográfico de precisión en zonas de interés para el estudio de las inundaciones

Colección: Hidrogeología y aguas subterráneas, nº 33Para el estudio detallado de las inundaciones en el Pla de Sant Jordi, se ha realizado una cartografía de detalle en el marco de la actividad dos, “Realización de Trabajos de Cartografía a escala 1:1000 de El Pla de Sant Jordi, Palma de Mallorca y levantamiento topográfico de precisión en zonas de interés para el estudio”. El objetivo es tener una base topográfica de gran precisión para poder abordar el resto de trabajos que se contemplan en el proyecto. Las fases principales de la cartografía han sido: a) realización de un vuelo digital; b) apoyo con levantamiento topográfico en zonas de detalle; c) aerotriangulación; d) restitución digital a escala 1/1.000; e) generación de Modelos digitales del Terreno (MDT) y Modelos digitales de Elevación (MDE). Finalmente, se ha han elaborado un mapa topográfico continuo, así como planos de detalle con detalles y simbología requerida por el trabajo de investigación.Unidad de Baleares, Instituto Geológico y Minero de España, EspañaValverde SIG, Españ

Fracture analysis in santanyí carbonate platform, Majorca. Relationship with the paleocolapsse and their cronology

The up-lift is one of active karst control factor. However, examples of inactive preterits structures in the east coast of Majorca Island could be direct relation with up-lift and fracturation. Regionally, post-Miocene up-lift have not influenced in the paleocollapase structures genesis because the sinking was controlled by the lithology. Therefore, analysing 1304 fractures in the Santanyí carbonate platform these show three great groups with different genesis and chronology. One group shows a dominant direction toward NOSE. The second group is orientated to NE-SO. And the last one is lineated to E-O and N-S, may be related with genesis of paleocollapas