Se ha realizado un ensayo de trazador en la zona no saturada de la Cueva de Praileaitz (Bajo Deba, Guipúzcoa) para ayudar a la delimitación del área de protección de la cavidad. Dicho ensayo se ha efectuado con 14.000 L de agua desionizada y una masa de 500 gr de LiCl. El trazador analizado (Li+) ha permitido deducir un tránsito de entre 18 y 19 horas desde el momento de la inyección. Esta primera detección corresponde a una ve locidad de flujo no saturado de entre 4-5 m/h. La concentración máxima al canzada de litio fue de 11’28 µg/L.A tracer test has been performed in the vadose zone of the Cave of Praileaitz (Bajo Deba, Guipúzcoa) for helping in the delimitation of its protection area.The test was done with 14.000 L of deionized water and a mass of 500 gr of LiCl. The detection of the tracer substance (Li+) has allowed deducing a transit time between 18 and 19 hours since the injection. This first detection corresponds to a non-saturated flow between 4-5 m/h. The maximum lithium concentration was 11’28 µg/L

Aranburu, Arantza .

Arriolabengoa, Martín .

Iriarte Avilés, Eneko

Iridoy, Peru .

Merchán, Daniel .

Olaetxea, Carlos .

Urresti, Begoña .

Vadillo, Iñaki .

Repositorio Institucional de la Universidad de Burgos

ABSTRACTA tracer test has been performed in the vadose zone of the Cave ofPraileaitz (Bajo Deba, Guipúzcoa) for helping in the delimitation of its pro-tection area.The test was done with 14.000 L of deionized water and a massof 500 gr of LiCl. The detection of the tracer substance (Li+) has allowed de-ducing a transit time between 18 and 19 hours since the injection. This firstdetection corresponds to a non-saturated flow between 4-5 m/h. The max-imum lithium concentration was 11’28 µg/L.Key-words: Cave of Praileaitz, tracer test, deionized water, lithium, delim-itation of protection area.RESUMENSe ha realizado un ensayo de trazador en la zona no saturada de laCueva de Praileaitz (Bajo Deba, Guipúzcoa) para ayudar a la delimitacióndel área de protección de la cavidad. Dicho ensayo se ha efectuado con14.000 L de agua desionizada y una masa de 500 gr de LiCl. El trazadoranalizado (Li+) ha permitido deducir un tránsito de entre 18 y 19 horas desdeel momento de la inyección. Esta primera detección corresponde a una ve-locidad de flujo no saturado de entre 4-5 m/h. La concentración máxima al-canzada de litio fue de 11’28 µg/L.Palabras clave: Cueva de Praileaitz, ensayo de trazador, agua desionizada,litio, delimitación de área de protección.Geogaceta, 52 (2012), 149-152. Fecha de recepción: 15 de febrero de 2012ISSN 2173-6545 Fecha de revisión: 26 de abril de 2012Fecha de aceptación: 25 de mayo de 2012Copyright© 2012 Sociedad Geológica de España / www.geogaceta.com 149GEOGACETA, 52, 2012IntroducciónLa Cueva de Praileaitz (Fig. 1) se sitúaen la comarca del Bajo Deba (Guipúzcoa), aescasos kilómetros del municipio de Deba,por la carretera nacional N-634.El macizo de Praileaitz está constituidopor calizas cretácicas urgonianas (EVE,2003; Aranburu, 2008) que presentan unadirección N120ºE con buzamiento subhori-zontal, o ligeramente buzantes al norte(20º).La karstificación en la zona ha desarro-llado gran abundancia de cavidades y abri-gos, que han sido utilizados por el hombredesde épocas prehistóricas. Entre éstas seencuentra la Cueva de Praileaitz, una de lascavidades más importantes de la zona y queha sido objeto de estudio por parte de di-versas disciplinas científicas debido al des-cubrimiento de importantes vestigios ar-queológicos y pictóricos en los últimos años.La cueva, con casi 100 m de longitud,tiene una dirección NO-SE, paralela a unode los sistemas de fallas principales del ma-cizo en el que se ubica. Destacan en ella losrasgos freáticos, con un profuso desarrollode golpes de gubia o “scalops” que indicanuna dirección del paleoflujo S-N (Aranburu,2008; Aranburu et al., 2010). El desarrollode espeleotemas tiene un fuerte control es-tructural, a favor de tres familias de discon-tinuidades (Iriarte et al., 2010): F1 (N50ºE),F2 (N90ºE) y F3 (N140ºE).La cercanía de una cantera activa, encuyo frente de explotación se encuentra lacavidad, ha justificado la realización de unensayo de trazador en la zona no saturada(ZNS) para delimitar qué área en superficieestá conectada de forma hidrogeológicacon su interior, con objeto de facilitar la de-limitación del área de protección de lacueva.En el presente artículo se exponen losdatos de ese ensayo de trazador realizadoen la ZNS del karst de la cueva de Praile-aitz.MetodologíaEl área de inyección (Figs. 1 y 2) se situóa unos 70 metros de la planta de la cavi-dad. Este sector se seleccionó mediante uncriterio de accesibilidad de la cuba y la di-rección de la fracturación observada en losafloramientos calizos.Para la inyección se utilizaron 14.000 li-Ensayo de trazador en la zona no saturada de la Cueva de Praileaitz(Deba, Guipúzcoa). Aplicación a la protección de cavidadeskársticasTracer test in the vadose zone of Praileaitz Cave (Deba, Guipúzcoa). Application for protection of karstic cavitiesIñaki Vadillo1, Arantza Aranburu2, 5, Begoña Urresti1, Eneko Iriarte3, 5, Carlos Olaetxea4, Peru Iridoy5, Martín Arriolabengoa2, 5 yDaniel Merchán61 Departamento de Geología y Centro de Hidrogeología, Facultad de Ciencias, Universidad de Málaga. 29071 Málaga, España. vadillo@uma.es, b.urresti@uma.es2 Departamento de Mineralogía y Petrología, Facultad de Ciencia y Tecnología, Universidad del País Vasco. 48080 Bilbao, España. arantza.aranburu@ehu.es3 Departamento de Ciencias Históricas y Geografía, Universidad de Burgos. Edificio I+D+i, Plaza de Misael Bañuelos s/n, 09001, Burgos, España. eiriarte@ubu.es4 Departamento de Patrimonio cultural de la Diputación Foral de Gipuzcoa, C/Urdaneta 9, 20006 San Sebastián, España. colaetxea@gipuzkoa.net5 ARANZADI Geo-Q Zentroa, Mendibile Auzoa, 48940 Leioa, Bizkaia, España6 Instituto Geológico y Minero de España, C/Manuel Lasala, 44 - 9º B, 50006 Zaragoza, España. d.merchan@igme.esHidrogeología150I. Vadillo, A. Aranburu, B. Urresti, E. Iriarte, C. Olaetxea, P. Iridoy, M. Arriolabengoa y D. MerchánGEOGACETA, 52, 2012tros de agua desionizada (Conductividadeléctrica ~ 1 µS/cm), en las cuales se disol-vieron 500 gr. de LiCl. Se optó por usar estasal ya que es totalmente inocua para elmedio ambiente y mediante su disociacióncompleta en el agua (LiCl → Li+ + Cl-)aporta litio que, por los estudios hidroquí-micos realizados en esta cavidad, se hacomprobado que se encuentra en concen-traciones por debajo del límite de deteccióndel equipo analítico (Vadillo, 2010).Todas las muestras se analizaron en elServicio Central de Apoyo a la Investigaciónde la Universidad de Málaga. La técnicaanalítica utilizada para la medida del Li+ fuela espectrometría de masas con plasma deacoplamiento inductivo (ICP-MS).La inyección se inició el 19 de noviem-bre de 2009, entre las 14:00 y las 15:20horas, mediante la irrigación directa al te-rreno. Durante el proceso de inyección seirrigó con el agua desionizada simulando unepisodio no torrencial de lluvia. Es decir, seprocuró que la espita de salida del aguasiempre se estuviera moviendo como un as-persor para impedir que se produjeran flu-jos de escorrentía y se facilitara la infiltra-ción total del volumen de agua.El muestreo del agua se realizó en losgoteros situados en el interior de la cavidad(Fig. 2): el punto 1 se relaciona con la dis-continuidad F1, el punto 2 de muestreo conF2 y los puntos 3 y 4 de goteo con F3.Durante el proceso de muestreo, se mi-dieron la conductividad eléctrica, tempera-tura, pH y oxígeno disuelto.La recogida de muestras se inició al me-diodía del día 19 de noviembre de 2009, esdecir, con anterioridad a la inyección del tra-zador (Tabla 1) para conocer la señal hidro-química sin la afección de una posible lle-gada del trazador. El ensayo se dio por con-cluido el día 21 de noviembre de 2009, aprimeras horas de la mañana.Resultados y discusiónSe detectó litio en los puntos 2, 3 y 4(Fig. 2). Su llegada se produjo entre las 18y 19 horas desde la inyección, si bien hayque indicar que en concentraciones muy di-ferentes (Tabla II). Desde la primera detec-ción hasta la ausencia de señal transcurrie-ron menos de 2 horas (Fig. 2).En el punto 2, situado a unos 70 me-tros en línea recta desde el área de inyec-ción, es donde se produjo la llegada más rá-pida (18 horas) y en mayor concentración(11’28 µg/L). Esta primera detección coin-cide también con el máximo de concentra-ción, por lo que la velocidad de flujo másrápida coincide con la velocidad de flujo do-minante, siendo ambas de 4 m/h (Tabla II).En los puntos 3 y 4, situados a 90 y 80 me-tros, respectivamente (Fig. 2), se produjo lallegada a las 19 horas, pero con menoresconcentraciones (1’25 y 1’53 µg/L, respec-tivamente). Esta primera detección coincidecon el máximo de concentración, por lo quela velocidad de flujo más rápida coincidecon la velocidad de flujo dominante, siendoambas de entre 4 y 5 m/h (Tabla II).La primera interpretación que cabehacer del ensayo de trazador es que, enesas condiciones hidrodinámicas, existe co-nexión hidrogeológica entre el área de in-yección y el agua de goteo de la cavidad.La mayor concentración de litio detec-tada en el punto 2 (11’28 µg/L), que es casi10 veces superior a la encontrada en lospuntos 3 y 4 (1’25 y 1’53 µg/L, respectiva-mente), evidencia: a) una conexión hidro-geológica predominante entre el área de in-yección y el punto 2 (Fig. 2) a favor de ladiscontinuidad F2 y, b) que la fracturaciónen el entorno más cercano a la cavidadjuega un papel primordial en la circulacióndel agua por la ZNS de este afloramientocarbonatado.El tránsito del agua desde el área de in-yección es inferior a 24 horas; esto, unido aFig. 1.- A: Localización geográfica del área de estudio. B: Situación de la Cueva de Praileaitz, área deinyección del trazador (rectángulo blanco), área de protección de 50 metros, establecida por ley(perímetro blanco) y propuesta de protección de 100 metros (línea negra).Fig 1.- A: Location of study site. B: Situation of Praileaitz cave, tracer test injection area (White square),50 m protection area by law (white line) and proposal of 100 m area (black line).Inicio Muestreo Fin Muestreo NºFecha Hora Fecha HoraMuestrasPunto 1 19-nov-09 10:25 19-nov-09 14:00 2Punto 2 19-nov-09 10:30 21-nov-09 10:35 30Punto 3 19-nov-09 11:00 21-nov-09 9:15 21Punto 4 19-nov-09 11:33 21-nov-09 9:20 22Tabla I.- Síntesis de las muestras recogidas durante el ensayo de trazador realizado en la zona no sa-turada de la Cueva de Praileaitz entre los días 19 y 21 de Noviembre de 2009.Table I.- Synthesis of collected samples for the tracer test in the vadose zone of the Praileaitz Cavebetween November 19th and 21st 2009.que el paso de la nube de trazador es infe-rior a 2 horas (Fig. 2), permite afirmar quela llegada del trazador es rápida, pero quela señal también disminuye bruscamente encuestión de pocas horas.Estos ascensos y descensos muy acusa-dos de la curva de respuesta, indican untránsito rápido de un flujo dominante pro-veniente de la superficie; aspecto que esacorde con el papel que desempeñan losflujos con componentes verticales en la ZNSde este sector más superficial de los acuífe-ros carbonatados.Habría que destacar que, al contrarioque en los ensayos “tradicionales” dondese involucra a la zona saturada, en este en-sayo es difícil que existan flujos horizonta-les; del mismo modo, si solo existieran flu-jos verticales nunca hubiese migrado el tra-zador hacia la cavidad. Por tanto, los pará-metros calculados en este ensayo solo evi-dencian la conexión mediante una teóricacomponente de flujo “directa” entre el áreade inyección y los puntos de goteo.En este ensayo de trazador no ha sidoposible calcular la tasa de recuperación (%masa recuperada sobre masa inyectada)porque hubiese sido necesario un controldel caudal drenado por todos los puntos degoteo de la cavidad.GEOGACETA, 52, 2012Ensayo de trazador en la zona no saturada de la Cueva de Praileaitz (Deba, Guipúzcoa). Aplicación a la protecciónde cavidades kársticas151HidrogeologíaFig. 2.- Resultados del ensayo de trazador realizado en la ZNS de la Cueva de Praileaitz entre los días 19 y 21 de Noviembre de 2009. Las conexiones hidro-geológicas y su importancia en el sistema, según resultados del ensayo, se han dibujado mediante flechas de distintos grosores. Se ha marcado en el mapael área de protección de 50 metros y el límite de 100 metros, el área de inyección donde se introdujo el trazador (LiCl) en el terreno (rectángulo gris), lafracturación preferencial observada en el campo y los puntos de muestreo en el interior de la cavidad.Fig. 2.- Results of the tracer test performed in the vadose zone of the Praileaitz cave between November 19th and 21st 2009. Hydrogeological connexionsand importance, according to the tracer test, have been highlighted by arrows of different wide.Also is highlighted the 50 m protection area and proposalof 100 m protection area, injection zone (grey square) of the tracer (LiCl), main fractures and sampling points.500 gr Litio Cloruro (LiCl). Goteos en Cueva de Praileaitz (Figura 1)GoteosInyección en superficie Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4Distancia al punto de inyección 70 70 90 80 mTiempo de primera detección – 18 19 19 hTiempo hasta conc. max (pico) – 18 19 19 hMáxima concentración – 11,28 1,25 1,53 µg/LMayor velocidad de flujo – 4 5 4 m/hVelocidad flujo dominante (pico) – 4 5 4 m/hTabla II.- Síntesis con los datos de distancia a puntos de muestreo, tiempos de detección, concentra-ciones de litio y velocidades de flujo no saturado durante el ensayo de trazador.Table II.- Synthesis of distances to sampling points, detection times, lithium concentrations and ve-locities of unsaturated flow during the tracer test.La detección del trazador en la cavidadpermite, además de las conclusiones hidro-geológicas que se pueden extraer del fun-cionamiento de la zona no saturada del ma-cizo kárstico de Praileaitz, probar de formainequívoca el área de influencia y, por tanto,de protección de la cavidad.Un ensayo de trazador realizado en oc-tubre de 2008 con un área de inyección si-tuada a unos 125 metros de distancia de lacueva no dio resultados positivos. Por tanto,desde el punto de vista de la Ordenacióndel Territorio y de la protección de la cavi-dad se concluye que el límite de protecciónde la cavidad de Praileaitz debe estar com-prendido entre los 70 y 125 m establecidospor los ensayos de trazador realizados en lazona.Este límite debe mantenerse para im-pedir que ciertas actividades relacionadascon el funcionamiento hidrogeológico alte-ren el sistema de forma irreversible.ConclusionesEl ensayo de trazador realizado en lazona no saturada del entorno de la cavidadde Praileaitz ha permitido recopilar infor-mación sobre el comportamiento hidrogeo-lógico del sistema kárstico. Los resultadoshan permitido establecer conexiones entrela zona de inyección y los principales gote-ros de la cavidad, así como calcular lostiempos y velocidades de tránsito máximasdel flujo no saturado (18 horas y 4 m/h, res-pectivamente) y la concentración máximaobservada (11’28 µg/L en el punto 2).Además de profundizar en el conoci-miento de los flujos en medio no saturadode los medios kársticos, este ensayo ha per-mitido concluir, de forma inequívoca, que lazona de inyección, situada a 70 metros dela cavidad de Praileaitz está conectada conlos puntos de goteo del interior de la cueva,a favor de las discontinuidades. Por tanto,los límites a establecer para la protecciónde la cavidad tienen necesariamente que si-tuarse a más de 100 metros, según esta-blece la Ley de Protección del PatrimonioArqueológico, para una adecuada protec-ción de la misma.AgradecimientosEste trabajo se ha realizado en el seno delcontrato “Caracterización del comportamientohidrogeológico y estudio de las variaciones deparámetros atmosféricos en la cavidad de Prai-leaitz (Bajo Deba, Gipuzkoa)” financiado por laDiputación Foral de Gipuzkoa. Es una contribu-ción al Grupo de Investigación de la Junta de An-dalucía RNM 308 (Grupo de Hidrogeología), y alGrupo de Investigación del Karst de Aranzadi-GeoQ.Los autores del trabajo agradecen las críti-cas constructivas y las mejoras del manuscrito alos revisores Juan José Durán Valsero y Juan An-tonio Barberá Fornell.ReferenciasAranburu, A. (2008). Estudio geológico del en-torno de la cavidad de Praileaitz I. Informeinterno, Diputación Foral de Gipuzkoa, 46 p.Aranburu, A., Vadillo, I., Damas, L., García-Gar-milla, P., Iridoy, P., Arriolabengoa, M., Berre-teaga, A. y Olaetxea, C. (2010). III Congresoespañol sobre cuevas turísticas-Cuevatur2010, 435-450.Ente Vasco de Energía (E.V.E.) (2003). MapaGeológico de Euskal Herria, 1: 25.000.Iriarte, E., Sánchez, M.A., Foyo, A. y Tomillo C.(2010). Journal of Cultural Heritage, 11, 250-258.Vadillo, I. (2010). Caracterización del comporta-miento hidrogeológico y estudio de las va-riaciones de parámetros atmosféricos en lacavidad de Praileaitz (Bajo Deba, Gipuzkoa).Informe Interno, Diputación Foral de Gipuz-koa, 46 p.GEOGACETA, 52, 2012 I. Vadillo, A. Aranburu, B. Urresti, E. Iriarte, C. Olaetxea, P. Iridoy, M. Arriolabengoa y D. Merchán152 Hidrogeología

Tracer test in the vadose zone of Praileaitz Cave (Deba, Guipúzcoa). Application for protection of karstic cavities

Se ha realizado un ensayo de trazador en la zona no saturada de la
Cueva de Praileaitz (Bajo Deba, Guipúzcoa) para ayudar a la delimitación
del área de protección de la cavidad. Dicho ensayo se ha efectuado con
14.000 L de agua desionizada y una masa de 500 gr de LiCl. El trazador
analizado (Li+) ha permitido deducir un tránsito de entre 18 y 19 horas desde
el momento de la inyección. Esta primera detección corresponde a una velocidad
de flujo no saturado de entre 4-5 m/h. La concentración máxima alcanzada
de litio fue de 11’28 μg/LA tracer test has been performed in the vadose zone of the Cave of
Praileaitz (Bajo Deba, Guipúzcoa) for helping in the delimitation of its protection
area. The test was done with 14.000 L of deionized water and a mass
of 500 gr of LiCl. The detection of the tracer substance (Li+) has allowed deducing
a transit time between 18 and 19 hours since the injection. This first
detection corresponds to a non-saturated flow between 4-5 m/h. The maximum
lithium concentration was 11’28 μg/

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