ANOMALÍAS GEOQUÍMICAS DE LOS PRINCIPALES TIPOS DE ROCAS DE CUBA Y PATRONES HIDROGEOQUÍMICOS DE LOS SISTEMAS DE FLUJOS QUE LAS DRENAN

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1 ANOMALÍAS GEOQUÍMICAS DE LOS PRINCIPALES TIPOS DE ROCAS DE CUBA Y PATRONES HIDROGEOQUÍMICOS DE LOS SISTEMAS DE FLUJOS QUE LAS DRENAN Juan Reynerio Fagundo stillo 1 y Manuel Iturralde-Vinent 2 1 Centro cional de Medicina tural y Tradicional; 2 Museo cional de Historia tural RESUMEN Las rocas que hoy forman el substrato de Cuba se originaron en otras geografías ya desaparecidas que incluyen porciones de la Bahamas, el margen de la plataforma de Yucatán, el mar ribe primitivo, archipiélago de islas volcánicas, ofiolitas y otras rocas formadas en el mismo lugar que hoy ocupa el archipiélago cubano. En el presente trabajo se muestran las anomalías geoquímicas de aguas subterráneas representativas de diferentes tipos de flujos y rocas de Cuba, así como los patrones hidrogeoquímicos de las mismas. El tipo de agua es determinado mediante el método de Kurlov, y los patrones hidrogeoquímicos se expresan mediante combinaciones numéricas formadas por números enteros entre 1 y 8 y se representan mediante diagramas de Stiff. Se demuestra que la composición química de los sistemas de flujos (locales o someras, intermedios y de carácter más regional o profundo) que drenan los diferentes tipos de rocas y sus correspondientes patrones hidrogeoquímicos, dependen del recorrido subterráneo (tiempo de contacto o interacción agua roca y de la temperatura que alcanza el agua en ese recorrido); de la litología presente y la presencia de fallas; del ambiente hidrogeológico (zonas de recarga, conducción y emisión del acuífero); del clima; de los microorganismos presentes en el suelo y los sedimentos; de las propiedades químico-física de las aguas para disolver los minerales constitutivos de los acuíferos, y de aspectos ambientales. INTRODUCCIÓN Las rocas cubanas representan diversos ambientes y situaciones paleogeográficas ya inexistentes, cuya evolución en el tiempo y el espacio dieron lugar a la formación del territorio actual. En la Figura 1 se muestra la distribución de los principales tipos de rocas que conforman el territorio insular, donde predominan en superficie las sedimentarias (calizas, dolomías, calcarnitas, margas, rocas evaporíticas, areniscas, pizarras), en segundo lugar las rocas ígneas (granitos, andesitas, dacitas, tobas, calizas terrígenas), y en menor grado las metamórficas (esquistos, mármoles). Además, en los fondos marinos de la plataforma insular también hay rocas sedimentarias cerca de la superficie (Iturralde-Vinent, 2007). Como se observa en la figura 1, las rocas de Cuba, con diferente composición, se distribuyen aproximadamente en fajas paralelas que tienen orígenes diferentes. A todo lo largo de la mitad norte de la Isla, desde Maisí hasta La Habana, se encuentra una faja larga y estrecha de rocas sedimentarias, intensamente deformadas por plegamientos y fallas, representantes de los sedimentos que se depositaron en la costa, el talud continental y parte del fondo del mar ribe primitivo (rocas de tipo 1). Estas son calizas, dolomías, silicitas y en menor grado, sales minerales (yeso y halita), areniscas y brechas. En esta zona del país se encuentran acumulaciones de petróleo y gas, calizas yeso, anhidrita y halita (cloruro de sodio).

2 Rocas con 40 a 200 millones de años de antigüedad. 1. COMPLEJOS CARBONATADOS (lizas, dolomitas, pizarras, pedernales, yesos) del intervalo Jurásico Eoceno. basaltos). 2. COMPLEJOS MAFICOS-ULTRAMÁFICOS (Peridotitas, gabros, diabasas, 3. COMPLEJOS DE ARCO VOLCÁNICO (Dioritas, Granitos, Andesitas, Dacitas, Tobas, etc.) del intervalo Cretácico Paleógeno. 4. COMPLEJOS METASEDIMENTARIOS Y SEDIMENTARIOS (Esquistos, Pizarras, Mármoles, lizas, etc) del intervalo Jurásico Eoceno. Rocas con menos de 40 millones de años de antigüedad 5. COMPLEJOS AUTÓCTONOS (Conglomerados, areniscas, margas, calizas, etc.) del intervalo Eoceno superior al reciente. Figura 1. Mapa esquemático de las rocas de Cuba (cortesía de M. Iturralde Vinent).

3 Cerca de la costa norte de Cuba también se observa una faja de rocas donde predominan variedades ígneas (peridotitos, dunitas, gabros y basaltos) que proceden de las profundidades del manto y la corteza terrestres propias de los océanos (Fig. 1, rocas de tipo 2). A lo largo de este complejo de rocas máficas-ultramáficas (básicas-ultrabásicas) aparecen masas de serpentinita muy deformadas con bloques de rocas ígneas convertidas en metamórficas de alta presión (eclogitas, esquistos glaucofánicos, etc.). Estas rocas representan suturas de antiguos límites de placa convergentes. Se conocen globalmente como ofiolitas o complejos ofiolíticos (máfico-ultramáfico). En ellas se encuentran acumulaciones de minerales de cromo, níquel, cobalto, oro, hierro, magnesio y piedras semipreciosas. Las paredes y fondo de la fosa de Bartlett-imán están también formadas en parte por rocas de este tipo. En el territorio cubano también hay rocas que se formaron en antiguas cadena de islas volcánicas que surgieron donde hoy está Centroamérica y más al oeste. El vulcanismo en aquellas islas y bajo el mar produjo una serie de rocas efusivas tobas, riolitas, dacitas, andesitas y basaltos (Fig. 1, rocas de tipo 3) que se intercalaron con rocas sedimentarias marinas (tobas, tufitas, areniscas y calizas). En las raíces profundas de aquellos volcanes se cristalizaron rocas de tipo plutónicas o intrusitas, tales como granitos, granodioritas, dioritas, sienitas, entre otras. Estas son rocas cristalinas muy duras y bastante homogéneas en su aspecto y composición. En asociación de las rocas de las islas volcánicas se formaron acumulaciones de minerales portadores de cobre, plata, oro, hierro, manganeso, así como sustancias minerales tales como mármoles y lavas zeolíticas, entre otras. En Cuba hay rocas metamórficas provocadas por el aumento de la presión debido al enterramiento profundo de la corteza terrestre, sobre todo en las antiguas zonas de convergencia entre placas. Algunas rocas sedimentarias, y en menor grado ígneas, fueron transformadas por dicho metamorfismo y se encuentran en parte de la Cordillera de Guaniguanico, en la isla de la Juventud, en las montañas de Guamuhaya (Escambray), y en las lomas del Purial y de Asunción, en el extremo oriental de Cuba (Figura 1, rocas de tipo 4). La Isla de la Juventud, las Alturas de Guamuhaya y la Cordillera de Guaniguanico se formaron originalmente mucho más al sur y al oeste, en el borde de lo que es hoy la península de Yucatán y el margen más occidental del ribe Primitivo. Estas son de origen principalmente sedimentario e incluye argilitas, areniscas, conglomerados, brechas, calizas y dolomías. Algunas de estas rocas aparecen intensamente deformadas, metamorfizadas y convertidas en esquistos, pizarras y mármoles, lo que indica que en algún momento de sus historias se hundieron en las profundidades hasta el manto superior, donde estuvieron sometidas a presiones muy altas. En estas rocas se encuentran acumulaciones de de cobre, oro, plata, otros metales y sustancias tales como barita, cuarcita, caolinita, y materiales de construcción (mármoles y pizarras). Las acumulaciones de metal se formaron debido a una limitada actividad de volcanes y fumarolas submarinas que existieron en aquel mar del ribe. Las rocas más jóvenes de Cuba, con una antigüedad menor de 40 millones de años, se formaron en el mismo lugar donde hoy se localizan, es decir, que no sufrieron traslaciones laterales como las descritas anteriormente, y se observan poco deformadas (Figura 1, rocas de tipo 5). Son todas de origen sedimentario y predominan las areniscas, margas y calizas de origen marino, entre otras. En estas rocas se encuentran los principales recursos de aguas subterráneas del país y muchos tipos de materiales de construcción y materias primas industriales (carbonato, arena sílice, yeso, anhidrita, marga). En general en el territorio cubano se pueden reconocer dos grandes niveles estructurales, uno superior constituido por rocas sedimentarias más jóvenes, el cual descansa sobre rocas más antiguas que constituye el substrato plegado, constituido por rocas plegadas y metamorfizadas. En la figura 2 se muestra un esquema que ilustra la estructura profunda de Cuba.

4 Figura 2. Esquema ilustrativo de las estructura profunda de Cuba. En Cuba, las aguas subterráneas están muy distribuidas en todo el territorio. En general tanto las de tipo subsuperficial, como las aguas minerales y mineromedicinales tienen un origen meteórico y su composición está relacionada con los procesos de interacción agua-roca con los materiales constitutivos del medio geológico drenado, a través de su recorrido subterráneo, desde que se infiltran en la zona de alimentación del acuífero hasta que emergen por manantiales o son captadas en pozos. Las emergencias están asociadas a dislocaciones tectónicas o contactos litológicos locales. Aunque en Cuba hay manantiales termales, algunos bastante calientes, estos no se vinculan con la actividad volcánica, pues los últimos volcanes se extinguieron hace unos 40 millones de años. En general, las regiones que presentan estas fuentes, poseen un gradiente geotérmico superior a la media que es del orden de 3 o C por cada 100 m de profundidad. A las aguas que poseen una temperatura elevada se les suelen denominan termales o termominerales y si poseen propiedades curativas se le llaman mineromedicinales. Según stany (en Armijo y San Martín, 1940), las aguas termominerales son aquellas aguas naturales dotadas de propiedades terapéuticas particulares. Se ha definido como agua termal aquella que posea una temperatura por encima de 4 o C a la de su emergencia (Shoeller, 1962). Debido a que la temperatura media del agua subterránea en Cuba es de 25 o C, se considera por tanto, termal, aquella agua cuya temperatura en el sitio de captación sea superior a 29 o C. Si este ascenso a la superficie es rápido, las aguas conservan parte de su temperatura original, de lo contrario llegan frías. En todos los casos dicha temperatura es constante al menos que se mezcle con aguas más someras afectadas por las oscilaciones del ciclo hidrológico Por lo general, se considera agua mineral aquella que contiene más de 1 g/l de minerales disueltos o que contiene componentes específicos disueltos en proporciones anormalmente alta (CO 2, H 2 S, Rn, Fe, SiO 2, Sr, Li, etc) y presentan temperatura, caudal, composición química y bacteriológica (saprofítica) constantes.

5 Dada la variedad de las rocas de Cuba, tanto por su constitución mineralógica como edad y origen, es de esperar que las aguas subterráneas que drenan las mismas posean también diferencias notables en su composición. El objetivo de este trabajo es, precisamente, determinar las regularidades geoquímicas que ocurren en los diferentes tipos de flujos (locales o someros, intermedios de mayor recorridos, y de un carácter más regional o profundo) que drenan las diferentes fajas rocosas del territorio cubano. En la tabla 1 se presenta, en forma resumida, el origen y las características de las diferentes fajas rocosas de Cuba. Tabla 1. Resumen esquemático de la ocurrencia y origen de las principales rocas y minerales de Cuba. Faja de rocas Procedencia Principales rocas Principales minerales Principales 1. Faja de rocas sedimentarias, intensamente deformadas por plegamientos y fallas. (Desde Maisí hasta La Habana). 2. Faja de rocas ígneas del complejo ofiolítico. (Desde Maisí hasta jalbana, Pinar del Río). 3. Faja de rocas efusivas del antiguo Archipiélago de islas volcánicas. (Norte y centro de la Isla y la Sierra Maestra). 4. Rocas metamórficas. (Isla de la Juventud, Guamuhaya, Guaniguanico, Lomas del Purial y de Asunción, en Cuba oriental). 5. Faja de rocas sedimentarias jóvenes. (Al norte, centro y sur de la Isla). Se depositaron en la costa, el talud continental y parte del fondo del mar ribe Primitivo. Proceden de las profundidades del manto y la corteza terrestres propias de los océanos. Se formaron en antiguas cadena de islas volcánicas que surgieron donde hoy está Centroamérica y más al oeste. Se formaron por el aumento de la presión debido al enterramiento profundo de la corteza terrestre, en las antiguas zonas de convergencia entre placas. Se formaron por deposición en el mismo lugar donde hoy se localizan. lizas, dolomías, yeso, sal, silicitas, areniscas y brechas. Peridotitos, dunitas, gabros y basaltos, eclogitas, esquistos glaucofánicos. Tobas, riolitas, dacitas, andesitas y basaltos que se intercalaron con rocas sedimentarias marinas (tufitas, areniscas, calizas). Esquistos, pizarras, mármoles, cuarcita. Areniscas, margas y calizas de origen marino. lcita, dolomita, halita, cuarzo, plagioclasa. Serpentinita, harzburguitas, iherzolitas, wherlitas, dunitas serpentinizadas. Granitos, granodioritas, dioritas, sienitas. Cuarzo, plagioclasa, calcita, barita, caolinita. Plagioclasa, cuarzo, caolinita, montmorillonita, calcita, dolomita. yacimientos Petróleo, gas, calizas yeso, anhidrita, halita. Cromo, níquel, cobalto, oro, hierro, magnesio y piedras semipreciosas Cobre, plata, oro, hierro, manganeso, mármol, zeolita. Cobre, oro, plata, otros metales. Materiales de construcción y materias primas industriales (carbonato, arena sílice, yeso, anhidrita, marga).

6 MATERIALES Y MÉTODOS Las mediciones de campo (temperatura, ph, potencial redox y oxígeno disuelto) se realizaron mediante phmetro y medidor de temperatura y potencial redox (Eh) modelo HI-8424, marca HANNA; así como oxímetro modelo HI-914, marca HANNA (González et al, 2000). Los contenidos de H 2 S fueron también determinados in situ mediante las técnicas analíticas estándar (APHA, AWWA, WPCF, 1989). Los correspondientes datos aparecen en los trabajos publicados en diferentes artículos y tesis de Maestría (Fagundo et al, 1993; Peña, 2000; Sánchez, 2000; Llerena, 2001). Otros datos fueron tomados a partir de la información de archivo (informes de exploraciones orientativas y detalladas efectuadas por las Empresas de Geología del MINBAS y otras instituciones). La calidad de los mismos fue chequeada mediante balance de aniones y cationes y en ocasiones, por comparación entre la conductividad eléctrica real y teórica. Para establecer la composición química espacial de las aguas y su variabilidad estacional, los datos fueron procesados mediante modelos estadísticos convencionales, determinándose los principales estadígrafos utilizados para estos fines. Para la clasificación de las aguas se utilizó el método hidroquímico de Kurlov. Las relaciones iónicas fueron calculadas a partir de las concentraciones de los iones en meq/l. Los patrones hidrogeoquímicos se determinaron mediante combinaciones numéricas formadas por números enteros entre 1 y 8 y se representan mediante diagramas de Stiff (Fagundo, 1996). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Como resultado del procesamiento estadístico de los datos, se ha podido determinar las anomalías geoquímicas más notables en cada faja rocosa (concentraciones superiores a la media total), las relaciones iónicas más significativas en cada caso; así como los de los diferentes tipos de aguas y patrones hidrogeoquímicos de cada flujo. En las tablas se muestra la composición química de muestras representativas de aguas subterráneas correspondientes a diferentes tipos de flujos y de rocas drenadas, las cuales fueron seleccionadas para estudiar sus regularidades y anomalías geoquímicas. En dichas tablas se exponen también los tipos hidroquímicos de agua y los patrones hidrogeoquímicos. Anomalías geoquímicas, tipos de agua y relaciones iónicas Los flujos someros que drenan rocas originadas en el margen continental de Bahamas (Tabla 3.1; Figura 1, rocas del tipo 1) presentan relativamente altos contenidos de sulfato y calcio, mientras que los flujos de carácter más profundo, de tipo cloruradas sódicas, poseen elevados contenidos de Cl -, SO 4, Br -, I -, Mg 2+, 2+, +, K + y Sr. Como puede apreciarse en la tabla 3.1, las aguas correspondientes a los flujossomeros (muestras 1 y 2) que drenan la faja de rocas sedimentarias, intensamente deformadas por plegamientos y fallas son de tipo sulfatadas cálcicas como resultado de su interacción con los yesos. En este tipo de agua las relaciones iónicas /Cl y SO 4 / HCO 3 son superiores a la unidad. Las aguas correspondientes a los flujos más profundos (muestras 3-8) son fundamentalmente de tipo cloruradas mixtas o cloruradas sódicas como resultado de la acción de las mismas sobre las halitas, los yesos y otros minerales. En estos tipos esta agua, tienden a ser elevadas y en algunos casos muy elevadas las relaciones iónicas Cl/HCO 3, SO 4 / HCO 3, Mg/ y /. El agua de mar, tomada como referencia, presenta un comportamiento similar al de las aguas cloruradas sódicas que se muestran en la tabla 3.1. En general, los flujos intermedios y profundos que drenan todas las rocas presentan por lo general contenidos apreciables de H 2 S. Tabla 3.1. Composición química (mg/l) de aguas que drenan evaporizas en superficie y rocas originadas en el antiguo Margen Continental de las Bahamas. Aparece como referencia agua de mar.

7 No X Y Munic Chambas Chambas Varadero P Enero Gibara Hab Este Corralillo Martí Provin C. Avila C. Avila Matanzas C. Avila Holguín C. Habana Vill Clara Matanza s Flujo FS FS FI FP FP FI FP FP Agua de mar ptac NF P P M M M M M Formac Domo salino Domo salino Chirino (K 1-2 alcm) N T ph Eh 7.50 CE TSS CO SiO O CO H 2 S HCO CO Cl SO F Br I As B Mg K Li Sr Ba Fe Mn Ni Co Cu Cr Cd Zn Pb Al Mo 0.01 /Cl Cl/HCO SO 4 / HCO Mg/ / K/ Tipo SO4- SO4>Cl- Cl>SO4> Cl- Cl- Cl- > Cl- Cl- Cl- > Patrón Hidro Ref 10, 11 10, 11 11, ,43 11,14,20, 21, 46 11,20, 21, Cueva del Agua (Punta Alegre); P. Correa (Punta Alegre); 3- M. Tarará; 4- M. Veracruz; 5- M. Guardalavaca; 6- Pozo ntel (Varadero); 7- M. Elguea (El Guapo); 8- M. Menéndez; 9- Agua de mar. Las principales anomalías asociadas a la faja de ofiolitas (Tabla 3.2; Figura 1, rocas del tipo 2), donde predominan variedades ígneas (peridotitos, dunitas, gabros y basaltos) son: HCO 3 -, Mg 2+, SiO 2, Fe, Ni, Co, Cu, Cr y As. Estas aguas son de tipo bicarbonatadas magnesianas. Veloz (K 1 ) Veloz (K 1 )

8 Tabla 3.2. Composición química de las aguas de la faja de rocas ígneas del Complejo Ofiolítico. No X Y Munic Jovellanos La Palma Guanabac Madruga Madruga Jovellanos Madruga Jovellanos Jovellanos Guanabac Provin Matanzas Pinar Río C. Habana Habana Habana Matanzas Habana Matanzas Matanzas C. Habana Flujo FS FS FI FP FI FP FP FP FP FP ptac M Ar M P M P P P M M Formac As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli As. Ofioli N T ph Eh 156 CE TSS CO SiO O CO H 2 S HCO CO Cl SO F - < Br I As B Mg K + < Li Sr Ba 2+ < Fe < Mn < Ni <0.005 Co < <0.01 Cu < Cr <0.002 Cd Zn Pb < <0.001 Al <0.01 <0.01 <0.01 Mo < /Cl Cl/HCO SO 4 / HCO Mg/ / K/ Tipo Mg Mg Mg Mg Mg> Mg HCO3>Cl- Mg>> HCO3> SO4- Mg> HCO3> SO4- Mg> HCO3> SO4- Mg> Patrón Hidro Ref. 3,11,17,37,38 11,27 11, ,11,17, 37, ,11,17, 37,38 3,11,17, 37,38 11,44 1- Mn-6 (Loma de Jacán) San M. De los Baños; M. jalbana; 3- M. Fuente Blanca (Guanabacoa); 4- PH-27 El Sulfuroso (Madruga); 5- M. Copey (Madruga); 6- PH-10 (yacimiento Vivero) San M. Baños; 7- PH-12 La Paila (Madruga); 8- PH-12 (yacimiento San Miguel) San M. Baños; 9- Mn-2 (San Miguel de los Baños); 10- La Cotorra El Chorrito (Guanabaco). La relación iónica más elevada en este tipo de agua es Mg/ seguida de /Cl. Las principales anomalías asociadas a las rocas que se formaron en antiguas cadena de islas volcánicas (Tabla 3.3; Figura 1, rocas del tipo 3), constituidas por granitos, granodioritas, dioritas, sienitas, entre otras, son: HCO 3 -, 2+, Mg 2+ y Ba 2+.

9 Tabla 3.3. Composición química de las aguas de la faja de rocas originadas en el antiguo Archipiélago de Islas Volcánicas. No X Y Munic Palmira bañas Cotorro Cotorro H. Este Palmira Ter Frente magüey Guamá Provin Cienfuegos Pinar Río C. Habana C. Habana C. Habana Cienfuegos Stgo Cuba magüey Stgo Cuba Flujo FS FS FI FI FI FP FP FP FP ptac P PC M P M M M M M Formac Managua (K 1-2 al) Vía Blanca (K 2 cp-m) VíaBlanca (K 2 cp-m) Managua (K 1-2 al) La Bruja (K) N T ph Eh CE TSS CO SiO O CO H 2 S HCO CO Cl SO F Br - 18 I As B Mg K Li Sr Ba Fe Mn Ni Co Cu Cr Cd Zn Pb Al Mo /Cl Cl/HCO SO 4 / HCO Mg/ / K/ Tipo HCO3>Cl- HCO3>Cl- > HCO3> Cl - HCO3> SO4- Cl- SO4>Cl- > Cl- > Cl- > Patrón Hidro Ref. 11,36 11,22 11,45 11,45 11,44 5,11,14,36 11, ,32 1- PB-4 Ciego Montero; PC-05 bañas; 3- La Paila (Santa María del Rosario); 4- P-11 (Santa María del Rosario); 5- M-1 Bajurayabo; 6- Ciego Montero (Balneario); 7- El Cedrón; 8- mujiro; 9- La Cuquita. Las aguas subterráneas que drenan esta faja rocosa son tipo variado: bicarbonatadas sódicas, bicarbonatadas mixtas, cloruradas sódicas, cloruradas mixtas y sulfatadas mixtas. Debido a esa variada tipología, las relaciones iónicas con valores superiores a la unidad varían en forma apreciable, tal como se observa en la tabla 3.3.

10 Los flujos locales que drenan los terrenos tectónicos de Guaniguanico en la parte superficial (Tabla 3.4a; Figura 1, rocas del tipo 4, muestras 1 y 2), de tipo bicarbonatadas cálcicas, no presentan apreciables anomalías geoquímicas, mientras que los que drenan a mayor profundidad poseen altos contenidos de SO 4, 2+, Mg 2+, +, F - y Rn. Tabla 3.4a. Aguas que drenan carbonatos en superficie (Fms. Guajaibón y Artemisa) y esquistos y areniscas (Fm. San yetano) y otras litologías en profundidad. Sierra del Rosario. No X Y Munic La Palma La Palma ndelaria Palacios Palacios Palacios Palacios Palacios La Palma La Palma Provin Pinar Río Pinar Río Pinar Río Pinar Río Pinar Río Pinar Río Pinar Río Pinar Río Pinar Río Pinar Río Flujo FS FS FI FP FP FP FP FS FI FI ptac SC M M M M M P P M P Formac Guajaibón Artemisa Artemisa Artemisa Artemisa Artemisa Artemisa Scayetano Scayetano Scayetano (K 1-2 al-cm) (J 3 -K 1 ) (J 3 K 1 ) (J 3 K 1 ) (J 3 K 1 ) (J 3 K 1 ) (J 3 K 1 ) (J 1 -J 3 ox) (J 1 -J 3 ox) (J 1 -J 3 ox) N T ph Eh CE TSS CO SiO O CO H 2 S HCO CO Cl SO F Br I As B < 0.06 < < Mg K Li Sr Ba 2+ < 0.05 < < < < Fe < Mn < Ni < 0.14 < 0.14 < < 0.14 < 0.14 < 0.14 < 0.14 Co < 0.12 < 0.12 < <0.01 < 0.12 < 0.12 < 0.12 < 0.12 Cu < 0.08 < < < < < 0.08 < Cr < 0.08 < < < Cd < 0.03 < < < < < 0.03 < Zn Pb Al <1.0 <0.1 < < < Mo < <0.01 < /Cl Cl/HCO SO 4 / HCO Mg/ / K/ Tipo >Mg> SO4- SO4- SO4- SO4- >> Mg Patrón Hidro Ref. 11, 13,14,23 7,22,31 11,27,29, 43 11,14,25, 92 11,14,25, 92 11,25,29 11,25,29 11,27,29 11,27,29 11,27,292 1-Surgencia Ancón; Mil Cumbres no Sulfuroso; 3- Soroa; 4- El Templado (San Diego de los Baños); 5- La Gallina (San Diego de los Baños); 6- M1 Bermejales; 7- Pozo P-1 San Diego de los Baños; 8- Pozo P-3 40 m; 9- M. Mil Cumbres Sulfuroso; 10- Pozo El Sito sulfuroso.

11 Los flujos locales que sólo interactúan con las calizas de las Formaciones Guajaibón y Artemisa son de tipo bicarbonatadas cálcicas. Los flujos intermedios, que hacen contacto además con esquistos y rocas ultrabásicas a mayor profundidad poseen aguas de tipo bicarbonatadas cálcicas, mixtas, y sódicas, mientras que las aguas de los flujos que drenan a mayor profundidad son de tipo sulfatadas cálcicas. La relación iónica más notables son /Cl, / y SO 4 / HCO 3. Tabla 3.4b. Composición química de las aguas minerales y no minerales (pozos de abasto público) asociadas a la faja de Rocas Metamórficas de la Isla de la Juventud (mármoles y esquistos). No X Y Munic Gerona La Fé Gerona Demajagua La Fé La Fé La Fé La Fé Provin I. Juventud I. Juventud I. Juventud I. Juventud I. Juventud I. Juventud I. Juventud I. Juventud Flujo FS FS FS FP FP FP FP FP ptac P P P M M M M M Formac Gerona (J 3 ox-t K) Agua Santa (J 2 -J 3 ox) Gerona (J 3 ox-t K) Agua Santa (J 2 -J 3 ox) Agua Santa (J 2 -J 3 ox) Agua Santa (J 2 -J 3 ox) Agua Santa (J 2 -J 3 ox) Agua Santa (J 2 -J 3 ox) N T ph Eh CE TSS CO SiO O 2 CO H 2 S - HCO CO Cl SO F - Br - B Mg K + + NH 4 Li + Sr 2+ Ba 2+ Fe Mn Ni Co Cu Cr Cd Zn Pb Al Mo /Cl Cl/HCO SO 4 / HCO Mg/ / K/ Tipo HCO 3 - >Mg >Mg Patrón Hidro Ref. 11,24 11,24 11,24 11,24 11,24 11,24 11,24 11,24 1- Pozo de abasto G-30 (Gerona); Pozo de abasto F-94 (La Fé); 3- Pozo de abasto G-17 (Gerona); 4- El Rosario Santa Bárbara; 5- Santa Rita La Fé; 6- Santa Rita La Fé; 7- Santa Rita La Fé; 8- Magnesiana La Fé.

12 Las aguas asociadas a los terrenos tectónicos de la Isla de la Juventud (Tabla 3.4b; Figura 1, rocas del tipo 4) son de tipo bicarbonatadas cálcicas y cálcicas magnésicas con muy baja mineralización debido a la poca solubilidad de los mármoles y esquistos que conforman el material acuífero. La relación iónica de mayor significación es /Cl. Tabla 3.5. Composición química de las aguas no minerales (pozos de abasto público) asociadas a la faja de rocas sedimentarias del Neógeno. No X Y Munic Jaruco Quivicán Matanzas Quivicán Las Tunas Matanzas Matanzas Provin La La Matanzas Pinar Río La Habana Puerto Padre Pinar Río Cárdenas Zapata Habana Habana Flujo FS FS FS FS FS FS FS FS FS ptac P P P P P P P P P Formac Jaruco 1 (N 1 ) Güines 2b (N 1 ) Güines 2b (N 1 ) Paso Real 1-2 (N 1 ) Güines 2b (N 1 ) Vázquez 1-2 (N 1 ) Paso Real 1-2 (N 1 ) Güines 2b (N 1 ) Jaimanita (mq 3 s) N T ph Eh CE TSS CO SiO 2 O 2 CO H 2 S HCO CO Cl SO F - Br - B Mg K + + NH 4 Li + Sr 2+ Ba 2+ Fe Mn Ni Co Cu Cr Cd Zn Pb Al Mo /Cl Cl/HCO SO 4 / HCO Mg/ / K/ Tipo >Mg HCO3>Cl - > HCO3>Cl - >>Mg Cl> > >Mg Cl> > Patrón Hidro Ref talina (Cuenca Jaruco); RC-7 (Cuenca M1 Matanzas); 3- RC-3 (Cuenca M1 Matanzas); 4- RHO-64 (Cuneca Sur de Pinar del Río); 5- P-165 (Cuneca Sur de la Habana); 6- P-104 (Cuenca la na, Las Tunas); 7- RB-2 (Cuneca Sur de Pinar del Río); 8- RC-188 (Cuenca Varadero Cárdenas); 9- yo Ramona (Cuenca Zapata).

13 Las rocas más jóvenes de Cuba (Tabla 3.5; Figura 1, rocas del tipo 5), que se formaron en el mismo lugar donde hoy se localizan. Las aguas de los pozos ubicadas en cuencas cerradas o en cuencas abiertas lejos del mar son de tipo bicarbonatadas cálcicas o cálcicas magnésicas. Las aguas de los pozos ubicados cerca de la costa, afectados por la intrusión marina, son de tipo bicarbonatadas cloruradas o cloruradas bicarbonatadas mixtas, al igual que la de la cuenca La na, en Las Tunas, donde existe una apreciable salinización en el acuífero. En general no presentan anomalías notables y las relaciones iónicas más significativas son: /Cl, en las aguas menos salinizadas, y Cl/HCO 3 y /, en las más salinizadas. Patrones hidrogeoquímicos y evolución química de las aguas en cada faja La evolución que experimenta la composición química de las aguas en cada faja rocosa, desde que las mismas se infiltran a través de los depósitos más superficiales, constituidos fundamentalmente por rocas sedimentarias, hasta que emergen en manantiales o son captadas en pozos, se discute a continuación. Para ello se considerará en cada faja puntos de agua representativos de flujos superficiales (FS), flujos subsuperficales o intermedios (SI) y flujos de mayor recorrido superficial o de carácter más regional o profundo (FP), los cuales aparecen orientados en las tablas en orden creciente de total de sólidos solubles (TSS). En las figuras 3a y 3b se ilustra la evolución química en cada faja, mediante algunos ejemplos seleccionados con este objetivo, presentándose en cada caso el patrón hidrogeoquímico mediante su notación numérica y el diagrama hidroquímico de Stiff; así como el valor del TSS correspondiente. Las regularidades que se observan son las siguientes: Los depósitos superficiales que cubren las rocas de la faja de rocas originadas en el antiguo Margen Continental de las Bahamas poseen patrones hidrogeoquímicos del tipo , propio de las aguas sulfatadas cálcicas. En profundidad, las aguas se van enriqueciendo en cloruro de sodio adquiriendo patrones del tipo (aguas del tipo SO4>Cl-), (aguas del tipo Cl>SO4>>), hasta finalmente llegar al patrón , característico de las aguas cloruradas sódicas. En ese recorrido subterráneo el agua por lo general incrementa su temperatura y contenido de H 2 S disuelto (Tabla 3.1). Los patrones hidrogeoquímicos de las aguas que drenan las rocas ultrabásicas son en superficie del tipo (bicarbonatadas magnesianas) y tienden a ser en profundidad aproximadamente (patrón enriquecido en sulfato y calcio con relación a los flujos superficiales). En la figura 3a se muestra el camino de evolución aproximado de estos flujos. En esa dirección las aguas tienden a enriquecerse tanto en componentes minoritarios como en contenido de H 2 S (Tabla 3.2). Los patrones hidrogeoquímicos y tipo de agua de los flujos que drenan las rocas originadas en el antiguo Archipiélago de Islas Volcánicas siguen un camino de evolución aproximado al que se muestra en la figura 3a. Los patrones hidroquímicos de los flujos superficiales son típicos de aguas bicarbonatadas sódicas ( ) y bicarbonatadas cloruradas sódicas ( , ) y en profundidad evolucionan hacia patrones propios de aguas bicarbonatadas sulfatadas cálcicas ( ) y sulfatadas cloruradas cálcicas sódicas ( ), hasta alcanzar patrones típicos de aguas cloruradas sódicas cálcicas ( ), tal como se muestra en la tabla 3.3. En su camino subterráneo en profundidad la temperatura del agua tiende a aumentar.

14 Figura 3a. Patrones hidrogeoquímicos de aguas que drenan rocas de diferente naturaleza. Aguas que drenan en superficie rocas evaporíticas y en profundidad rocas de la faja originada en el antiguo Margen Continental de las Bahamas. PH: (SO4-). TSS=2547 PH: (Cl>SO4> >). TSS=4850 PH: (Cl-) TSS=63000 Aguas que drenan en superficie rocas ultrabásicas de la Asociación Ofiolítica. PH: (Mg). TSS=381 PH: (Mg). TSS=777 PH: (HCO3>SO4-Mg>). TSS=974 Aguas que drenan rocas de la faja originada en el antiguo Archipiélago de Islas Volcánicas. PH: (). TSS=1136 PH: (HCO3>Cl-). TSS=1395 PH: (Cl-). TSS=1929

15 Figura 3b. Patrones hidrogeoquímicos de aguas que drenan rocas de diferente naturaleza. Aguas que drenan carbonatos cretácicos en superficie y esquistos y areniscas jurásicas y otras litologías en profundidad. PH: () PH: (>Mg>) PH: (SO4-) PH: ( ).TSS=345 PH: ( ). TSS=1025 PH: PH: (>>Mg). TSS=1122 Aguas que drenan carbonatos del Mioceno en superficie. PH: (). TSS=399 PH: (HCO3>Cl ->). TSS=517 PH: (Cl>>). TSS=1145

16 Los patrones hidrogeoquímicos de las aguas que drenan rocas sedimentarias en superficie y esquistos, areniscas y otras litologías en profundidad, en Guaniguanico, evolucionan químicamente en dependencia de la litología presente en la secuencia litológica. Donde la zona de alimentación de los acuíferos está constituida por carbonatos, comienzan siendo aproximadamente de tipo , típico de las aguas bicarbonatadas cálcicas. Si en el recorrido subterráneo encuentran calizas dolomitizadas o serpentinitas se enriquecen en magnesio y toman un patrón típico de un agua de composición mixta (35361). En profundidad terminan siendo del tipo , típico de las aguas sulfatadas cálcicas. En su camino evolutivo incrementan su temperatura y contenido de componentes minoritarios y H 2 S (Tabla 3.4a). Sin embargo, un comportamiento algo distinto se observa cuando las aguas subterráneas empiezan drenando areniscas sedimentarias. En este caso comienzan siendo bicarbonatadas sódicas (patrones hidrogeoquímicos y ) y terminan como bicarbonatadas mixtas a mayor profundidad (patrón hidrogeoquímico ), tal como se ilustra en la figura 3b. También en este caso las aguas tienden a incrementar sus contenidos de microcomponentes y gases disueltos, especialmente CO 2 y H 2 S. En el caso del macizo metamórfico de la Isla de la Juventud se observa poco cambio en los patrones hidrogeoquímicos y tipos de aguas, lo cual es consecuencia de la poca solubilidad de los esquistos de esa región, las aguas sólo adquieren calcio y bicarbonato como resultado del intemperismo de los mármoles. En la tabla 3.4b se muestra el camino de evolución aproximado de estos flujos. Los patrones hidrogeoquímicos de las aguas que drenan carbonatos más jóvenes (Mioceno - Cuaternario) en superficie presentan patrones hidrogeoquímicos similares a los de las aguas que drenan carbonatos de mayor antigüedad ( y 17181). En los casos en que el acuífero está afectado por intrusión salina, los patrones típicos de estos flujos evolucionan hacia patrones con mayor contenido de cloruro y sodio ( , ). En la figura 3b y la tabla 3.5 se ilustra el camino de evolución de este tipo de flujo. La composición química de las aguas que drenan las rocas a nivel superficial varía notablemente con el ciclo del agua, a diferencia de la composición de las aguas que se mueven a mayor profundidad, cuya composición es más estable. En la tabla 4 se muestra el valor del coeficiente de variación del TSS (CV SST ) de varias fuentes de aguas subterráneas con un número de al menos 12 datos. Tabla 4. Variación estacional del TSS en aguas subterráneas que drenan diferentes fajas rocosas. N Muestra N Tipo de flujo Faja T TSS CV TSS 1 El Guapo 30 FP PH FP M-2 San Miguel 26 FP M. La Cuquita 82 FP P-11 StaMa Rosario 20 FP Surgencia Ancón 39 FS 4a M. Mil Cumbres 18 FS 4a El Templado SDB 12 FP 4a La Gallina SDB 12 FP 4a P-1 SDB 30 FP 4a F FS 4b G FS 4b G FS 4b RC-3 33 FP RC-7 52 FS P FS RH FS RB FS

17 Como puede apreciarse en la tabla 4, El coeficiente de variación del TSS (CV SST ) es por lo general menor del 5 % en los flujos profundos y mayor que esa magnitud en los flujos superficiales, con excepción de algunos pozos de la Isla de la juventud, cuyos CV SST son relativamente pequeños. CONCLUSIONES Las anomalías geoquímicas de las aguas subterráneas son diferentes en cada del tipo de roca drenada y profundidad en que el flujo es captado. Por esa razón fue necesario estudiar las anomalías de cada una de las fajas de rocas que presenta el territorio de Cuba, diferentes en su origen y compasión litológica, tanto en superficie como en profundidad. Los flujos someros que drenan rocas originadas en el margen continental de Bahamas, constituidas por calcita, dolomita, halita, cuarzo y plagioclasa, presentan altos contenidos de sulfato y calcio, mientras que los flujos de carácter más profundo, de tipo cloruradas sódicas, poseen altos contenidos de Cl -, SO 4, Br -, I -, Mg 2+, 2+, +, K + y Sr. Las principales anomalías asociadas a las rocas que se formaron en antiguas cadena de islas - volcánicas, constituidas por granitos, granodioritas, dioritas, sienitas, entre otras, son: HCO 3, 2+, Mg 2+ y Ba 2+. Las principales anomalías asociadas a la faja de ofiolitas, donde predominan variedades ígneas (peridotitos, dunitas, gabros y basaltos) son: HCO - 3, Mg 2+, SiO 2, Fe, Ni, Co, Cu, Cr y As. Estas aguas son de tipo bicarbonatadas magnesianas. Los flujos locales que drenan los terrenos tectónicos de Guaniguanico, constituidos en superficie por sedimentos carbonatados, originan aguas de tipo bicarbonatadas cálcicas y no presentan apreciables anomalías geoquímicas, mientras que los que drenan a mayor profundidad evolucionan hacia aguas sulfatadas cálcicas con altos contenidos de SO 4, 2+, Mg 2+, +, F - y Rn. Los flujos que en superficie drenan areniscas son de tipo bicarbonatadas sódicas y evolucionan hacia aguas de tipo bicarbonatadas sódicas con altos contenidos de CO 2 y H 2 S disueltos. Las aguas asociadas a los terrenos tectónicos de la Isla de la Juventud y Escambray son de tipo bicarbonatadas cálcicas con muy baja mineralización. Las aguas que drenan la rocas más jóvenes de Cuba (Mioceno y Cuaternario), que se formaron en el mismo lugar donde hoy se localizan, son de tipo bicarbonatadas cálcicas o cálcicas magnésicas en cuencas cerradas o sitios alejados del mar, no presentando anomalías notables. Las aguas de las cuencas abier tas, en contactos con el mar, presentan intrusión marina en las zonas costeras y evolucionan e n su composición desde bicarbonatadas cálcicas hasta cloruradas sódicas, en ocasiones poseen altos contenidos de Cl -, +, M g 2+ y 2+. La comp osición química de las aguas asociadas a ca da una de estas fajas de rocas, en su recorrid o subterráneo hacia la parte más profunda del acu ífero, se increm enta en conten idos de minerale s y gases disueltos. En general, los flujos somero s no contienen H 2 S, mientras que en los intermedios y profundo s se encuentra presente gas, c uyo contenido crece en profundidad. Los tipos de agua en todos los casos evolucionan desde facies hidroquímicas bicarbonatadas, seguidas de sulfatadas hasta facies cloruradas, y el tipo de catión depende de la litología, aunque el profundida d tienden a predominar el +. En esa secuencia Los patrones hidrogeoquímicos y las correspondientes relaciones iónicas se corresponden con lo s tipos de aguas. Se demuestra que la composición química de los sistemas de flujos (locales o so meras, intermedios y de carácter más regional o profundo) que drenan los difere ntes tipos de rocas y sus correspondientes patrones hidrogeoquímicos, dependen del recorrido subterráneo (tie mpo de contacto o interacción agua roca y de la temperatura que alcanza el a gua en ese recorrido); de la litología presente y la presencia de fallas; del ambiente hidrogeológico (zonas de recarga, conducción y emisión del acu ífero) ; del cl ima; de los microorganismos presentes en el suelo y los sedimentos; de las propiedades químico-física de las aguas para disolver los minerales constitutivos de los acuíferos, y de aspectos ambientales.

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