Modelización geoquímica de cauces naturales afectados por retornos de riego. El caso del barranco de Lerma (Zaragoza, 2004-2020)

Zonas geológicamente “salinas” y con escasa pluviometría, ya en si propensas a salinizar su drenaje natural, pueden ver acelerado el proceso de salinización de los sistemas hídricos receptores por la puesta en marcha del regadío. El objetivo de este trabajo es analizar la evolución a largo plazo del comportamiento geoquímico del drenaje de una de estas áreas potencialmente salinas por su transformación en riego.La zona de estudio corresponde al área regable de la cuenca de Lerma (Bardenas, Zaragoza) donde se han ejecutado balances hidrosalinos desde el año hidrológico 2004, previo a su transformación en riego, hasta el año 2020, con el regadío ya consolidado. Adicionalmente, se ha realizado un estudio geoquímico del sistema para la evaluación de los principales procesos controladores de su salinidad.La puesta en regadío de la cuenca de Lerma ha duplicado la masa de sales exportada hasta alcanzar, para todo el periodo de estudio, una media de 3177 kg/ha regable·año, de las cuáles un 55 % se corresponden con el resultado de un proceso global de disolución de minerales salinos cuya tendencia es a disminuir conforme éstos son lavados del suelo.El estudio pone de manifiesto la disolución de algunas fases minerales (halita, yeso, dolomita), y la precipitación de otras como la calcita. Adicionalmente, la composición final de los retornos de riego no se explica sin el intercambio catiónico Na Ca por el cual parte del Ca2+ disuelto en las aguas pasa al suelo que, por su parte, aporta Na+ a la solución.La consolidación del regadío está conllevando una progresiva disminución de la salinización inducida sobre los sistemas hídricos receptores de los retornos de riego, si bien, la formación de petrocálcicos por la precipitación de calcita podría llegar a provocar la posterior salinización de suelos en zonas donde el drenaje llegase a estar impedido.<br /

Caracterización geoquímica de un sistema hidrotermal de aguas alcalinas en el Pirineo

En este Trabajo Fin de Grado se han determinado los caracteres fisicoquímicos del sistema geotermal de San Vicente, ubicado en el Pirineo leridano, tanto en condiciones de surgencia como en su reservorio (temperatura, estados de equilibrio mineral y pH). También se han evaluado algunas de las modificaciones composicionales que sufren las aguas durante su ascenso. Para ello se han empleado cálculos de modelización geoquímica (especiación-solubilidad) y técnicas geotermométricas (geotermómetros clásicos y simulaciones geotermométricas).Las aguas estudiadas presentan, en condiciones de surgencia, una temperatura de 38Cº, elevados valores de pH (8´8 a 9´5), bajos contenidos en el total de solidos disueltos, sodio como catión dominante y ningún anión en concentraciones preponderantes sobre los demás. Todos estos caracteres son comunes al resto de aguas termales alcalinas presentes en otras zonas del Pirineo.Los cálculos de especiación-solubilidad indican que las aguas termales, en condiciones de surgencia, presentan unos valores muy bajos de presión parcial de CO2 (por debajo del valor de presión parcial atmosférica), la sílice se encuentra parcialmente ionizada, la distribución de las especies carbonatadas está dominada por el HCO3- y la especie Al (OH4)- es la forma dominante de aluminio en la solución. Por su parte, los valores de índice de saturación (I.S.) indican que las aguas del manantial se encuentran sobresaturadas respecto a cuarzo, calcedonia, feldespato potásico y albita.Las simulaciones geotermométricas realizadas indican que, en profundidad, las aguas de San Vicente se encuentran en equilibrio respecto a una asociación mineral constituida por albita, cuarzo, feldespato potásico, calcita, caolinita y algún aluminosilicato cálcico como la zoisita, a una temperatura de 85±7ºC y con un valor de pH más bajo (8´8 ± 0´1) que el determinado en condiciones de surgencia. Estos resultados refinan y mejoran los obtenidos mediante la aplicación de los geotermómetros clásicos y, específicamente, resuelven los problemas provocados por la presencia de especies silíceas parcialmente ionizadas en los geotermómetros de la sílice, ayudando a conocer cuál es la fase silícea con la que se establece el equilibrio en el reservorio.Durante el ascenso y enfriamiento de las soluciones termales a la superficie se produce un incremento del pH (con tasas de variación de 0´009 a 0´015 unidades de pH por grado centígrado) controlado por el reequilibrio de los pares ácido-base (H4SiO40 - H3SiO4-, HCO3- - CO32-, etc) activos en estas aguas. Asimismo, se produce una precipitación de caolinita aunque no de magnitud suficiente como para influir significativamente en la sílice disuelta o en la variación de pH de las aguas. La calcita se mantiene en equilibrio sin que se produzcan procesos de disolución durante el ascenso, ya que el aumento en la solubilidad de la calcita se ve compensado por un incremento en las concentraciones de CO32- asociado al aumento de pH de las aguas.A partir del gradiente geotérmico de la zona se ha estimado la profundidad del reservorio de las aguas de San Vicente, en torno a los 2 Km. Finalmente, se recomienda la realización de nuevas de campañas de muestreo que mejoren las ya realizadas e incluyan en el análisis datos de Al y Li, así como la realización de un estudio isotópico (δ18O y δ2D en las aguas) para determinar la altitud del área de recarga del sistema.<br /

Caracterización geoquímica del sistema termal de Ariño (Teruel)

El sistema geotérmico de Ariño está situado al noroeste de la provincia de Teruel y se encuentra en el entorno del Parque Cultural del río Martín. Esta zona se enmarca en el extremo SE de la Rama Aragonesa de la Cordillera Ibérica. Se encuentra alojado en terrenos mesozoicos, extendiéndose por la denominada Cubeta o Depresión de Oliete. Además, se encuentra en contacto con la Facies Keuper evaporítica y en la parte inferior de este acuífero destacar la presencia de las anhidritas de la formación Lécera. Las aguas termales presentan una temperatura de descarga de unos 20 ºC y un pH de 7.2. El sistema termal de Ariño es un sistema carbonatado evaporítico de baja temperatura y por ello se han utilizado la combinación de varias técnicas geotermométricas (geotermómetros químicos e isotópicos y modelización geoquímica) y se han realizado cálculos geoquímicos inversos y prospectivos. Además, se han evaluado los principales procesos de interacción agua-roca responsables de la evolución química de estas aguas. <br /

Estudio geomorfológico e hidroquímico del valle de Mener (Huesca)

La cuenca del valle del Cinca, situada en el sector central de los Pirineos y en su zona axial, está dominada por rocas metamórficas paleozoicas con un claro predominio de esquistos y cuarcitas frente a pizarras. Esta zona ha sido explotada comercialmente desde la antigüedad por los romanos e íberos debido a la existencia de yacimientos minerales de Hierro, Cobalto y Cromo asociados a filones debidos a la formación de fracturas y a la circulación de agua hidrotermal durante el Mesozoico (Triásico) en las Minas Mener en las cotas de 1800 a 2200m.s.n.m. La cantidad de mineral extraído era de 500 a 600 quintales de cobalto al año. Según algunos estudios basados en las escombreras dejadas, la extracción total de cromo en toda la historia de estas minas alcanzaría más de 3.000 toneladas, según datos del Geoparque Mundial UNESCO Sobrarbe-Pirineos. Gracias a ello, se dispone de cartografías geológicas precisas que quedan recogidas en la hoja MAGNA 147 Liena (Ríos et al., 1982). Por el contrario, a fecha de hoy, no existen cartografías geomorfológicas de este sector, donde las morfologías glaciares y periglaciares son dominantes y condicionan la ubicación de los movimientos de ladera.<br /

Tufa sedimentation in changing hydrological conditions : the River Mesa (Spain)

The processes controlling tufa deposition along the River Mesa (NE Spain) were studied from April 2003 to September 2009, based on six-monthly monitoring of physical and chemical parameters of the river water and sedimentological characteristics, including deposition rates on tablets. With a mean annual discharge around 1.5m3 /s, the sedimentation rate (mean 2mm/yr) recorded important spatial, seasonal and interannual variations. The river waters are of the calcium bicarbonate type. In this study, three distinct river stretches were distinguished based on the steady groundwater inputs, some of low-thermal nature. Groundwater discharges controlled the water chemical composition, and some sedimentation features too. At each stretch, an increase in pCO2 and conductivity was measured around the spring sites. Decreasing trends in conductivity or alkalinity with high enough saturation values with respect to calcite were only clearly observed in the intermediate stretch, which had higher tufa deposition rates than the other two. Tufa deposition rates were higher in cool (autumn+winter) than in warm (spring+summer) periods. In some low-rainfall warm periods, tufa deposition was inhibited or limited due to the low flow -mainly from groundwater inputs- and to the dryness of some river sites, which indeed favoured erosion during flooding. A decrease in yearly deposition rates from April 2006 onwards paralleled an important reduction in the river discharge. Groundwater inputs, drought periods and flood events should therefore be considered to understand fluvial tufa sedimentation in semi-arid conditions

Travertines associated with the Alhama-Jaraba thermal waters (NE, Spain): Genesis and geochemistry

Freshwater carbonates are interesting archives in palaeoenvironmental reconstructions. However, more studies of those systems are needed to fully understand past environments. In this work the actively-forming travertines of the Alhama-Jaraba thermal system were studied for the first time in order to evaluate the relationship between the geochemical and mineralogical composition and the environmental conditions during their formation. With that aim, a combination of petrographical, mineralogical, geochemical and stable isotope analyses were carried out. These carbonates provide a natural laboratory for the study of the effect of different variables (natural and anthropogenic) on carbonate precipitation. The results showed that there is a close relationship between the mineralogy of the solid precipitates and the formation temperature, and only the samples formed from overheated waters (40–60 °C) show significant concentrations of aragonite. Aragonite-bearing samples show higher concentrations in Sr, Ba and U while calcitic solids are enriched in Mg. These differences could be attributed to mineralogy, temperature or different precipitation rates. The geochemical evaluation of the chemistry of both the solids and their parental waters suggests that differences in the rate of CO2-degassing and, in some cases, evaporation are the primary environmental controls on isotopic compositions. In addition, the results show that, if strong evaporation and CO2-degassing are involved, calcite precipitation occurs under conditions of isotopic disequilibrium with its parental water. The results of our study are useful to interpret old depositional environments and palaeotemperatures

Compatibility Assessment in the Replacement of Damaged Sandstone Used in the Cathedral of Huesca (Spain)

In order to manage problems arising from rainwater/rock interaction in Miocene sandstones (calcareous litharenites) widely used in various monuments of the Ebro Valley (NE of Spain), a survey has been conducted with particular application to the building and architectural decorative materials of the Cathedral of Huesca. Once the current state of decay was diagnosed and the processes of alteration (enhanced by certain intrinsic factors and their particular exposure to the environmental conditions) were detected, a pre-restoration experimental assay was conducted. On the one hand, to propose the best stone replacement, this study evaluates the compatibility of the available sandstones in the local market based on their intrinsic features, especially those related to hydric behaviour. Once the most suitable sandstone was selected, pore size distributions were determined along with accelerated ageing cycles to show the importance of selecting properly the potential replacement sandstone. In a second step, to determine the effectiveness and long-term efficacy of four water-repellent products, several on-site and laboratory tests were performed. From the experimental results obtained, remedial works have been proposed which will be useful not only for the restoration programme of this monument, but also for other emblematic architectural Heritage in the Ebro Valley

Evaluación de alternativas de gestión del regadío tradicional para la reducción del impacto agroambiental

La agricultura de regadío intenta avanzar hacia su sostenibilidad ambiental sin que haya un buen conocimiento de la respuesta de los agrosistemas a los cambios que soportan. En este estudio se pretenden analizar las repercusiones agroambientales que, alternativas en la gestión del regadío, pueden tener sobre los agrosistemas y su entorno. Para ello, se analizó el aprovechamiento del agua y el impacto agroambiental de la Comunidad de Regantes nº V de Bardenas (Zaragoza; 15.500 ha) mediante el seguimiento de su red de desagües (2000 y 2007) y la monitorización de una de sus cuencas hidrológicas (D-XIX-6; 95 ha) en la que se compararon años de sistema tradicional (2000 2001) con años posteriores (2002 2008) a la implantación de alternativas en la gestión del riego (i. asignación de dotaciones de riego, ii. riego por inundación a la demanda, y iii. facturación por consumo de agua). Los cambios en la gestión del regadío condujeron a que el aprovechamiento del agua de riego se incrementase un 26%, ajustándose los consumos de agua a las necesidades hídricas, si bien, algunos años de sequía presentaron un significativo déficit hídrico de los cultivos. El aumento de la eficiencia de riego potenció la génesis de petrocálcicos (precipitación de calcita) y posibilitó puntuales sodificaciones del suelo. Asimismo, se incrementó tanto la salinidad como la concentración de nitrato de las aguas de drenaje, aún cuando el cambio en el patrón de cultivos disminuyó un 33% la aplicación de nitrógeno con los fertilizantes. No obstante, la reducción del volumen de drenaje propició una notable disminución en la masa de contaminantes exportados y con ello de los índices de contaminación por sales (70% inferior) y por nitratos (24% inferior). Al margen de que se potenció levemente el impacto negativo sobre la calidad de las aguas y suelos del propio regadío, las sencillas alternativas de gestión resultaron ser muy eficaces ya que incrementaron el aprovechamiento del agua y disminuyeron el impacto medioambiental externo inducido por el regadío

Salinity contamination response to changes in irrigation management. Application of geochemical codes

Salinity contamination caused by irrigation has been widely studied but the analysis of geochemical processes regarding agronomic variables has not adequately been considered yet. The research presented here analyzes the influence of changes in irrigation management on salinity contamination, through the use of geochemical modeling techniques, in an agricultural basin during the hydrological year of 2001 and within the period 2005-2008. The results indicate that the changes implemented in irrigation management reduced the masses of salts exported in 72%, although water salinity increased by 25% (this salinity level does not restrict its use for irrigation). The different ionic ratios in drainage water, the results of the salinity balances, and the results of geochemical calculations (mass balances and speciation-solubility) indicate, mainly, precipitation of calcite, dissolution of gypsum and halite and cation exchange. The salt contamination index decreased from approximately 70% to levels close to those presented in modern irrigation areas, indicating that the changes in irrigation management were effective. Petrocalcic genesis and punctual sodification of soils can constitute an agroenvironmental problem that requires adequate management of irrigation and drainage considering future modernization of irrigation areas