hidrogeología de islas volcánicas

Transcripción

1 Introducción a la hidrogeología de islas volcánicas DRA. TATIANA IZQUIERDO LABRACA I N V E S T I G A D O R A P R O M E T EO - E S C U E L A P O L I T É C N I C A N A C I O N A L - S E C R E TA R I A N A C I O N A L D E L A G UA - G A L A PA G O S I S L A N D S I N T E G R AT E D WAT E R S T U D I E S ( G I I W S )

2 PROGRAMA 08:30 08:45 Introducción a la capacitación 08:30 09:30 BLOQUE I: Introducción a la hidrogeología 09:30 10:30 BLOQUE II: Acuíferos volcánicos 10:30 11:00 Descanso 11:00 12:00 BLOQUE III: El agua subterránea en Galápagos: el ejemplo de San Cristóbal 12:00 12:30 Preguntas

3 BLOQUE I: INTRODUCCIÓN A LA HIDROGEOLOGÍA 1. Qué es la hidrogeología? 2. Conceptos de porosidad y permeabilidad 3. Qué es un acuífero? 4. Tipos de acuíferos 5. MananCales

4 1.1 QUÉ ES LA HIDROGEOLOGÍA? Hidrogeología rama de las ciencias geológicas que estudia las aguas subterráneas (circulación, condicionamientos geológicos y captación). Estudio de las relaciones entre la geología y las aguas subterráneas. Estudio de los procesos que rigen los movimientos de las aguas subterráneas en el interior de las rocas y los sedimentos. Estudio de la química de las aguas subterráneas (hidroquímica e hidrogeoquímica).

5 1.1 QUÉ ES LA HIDROGEOLOGÍA? El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de agua presente en los concnentes, y se aloja en los acuíferos bajo la superficie de la Tierra.

6 1.1 QUÉ ES LA HIDROGEOLOGÍA? Casi el 50% de la población mundial depende del agua subterránea. Es un recurso escondido : DiUcil gescón Sensibilidad a la contaminación Sensibilidad a la sobreexplotación

7 1.1 QUÉ ES LA HIDROGEOLOGÍA?

8 1.1 QUÉ ES LA HIDROGEOLOGÍA? SUELO ZONA NO SATURADA

9 1.2 CONCEPTOS DE POROSIDAD Y PERMEABILIDAD POROSIDAD: Huecos entre la roca que ocupa el agua o el aire. PERMEABILIDAD: Facilidad que un cuerpo ofrece a ser atravesado por un fluido, en este caso el agua. Para ser permeable un material debe ser poroso

10 1.3 QUÉ ES UN ACUÍFERO? Acuífero formación geológica que permite la circulación y el almacenamiento del agua subterránea por sus poros o grietas. Dentro de estas formaciones podemos encontrarnos con materiales muy variados como gravas de río, limo, calizas muy agrietadas, areniscas porosas poco cementadas, arenas de playa, algunas formaciones volcánicas, depósitos de dunas e incluso ciertos Cpos de arcilla. El nivel superior del agua subterránea se denomina nivel piezométrico, y en el caso de un acuífero libre, corresponde al nivel freácco.

11 1.3 QUÉ ES UN ACUÍFERO? SUELO ZONA NO SATURADA Nivel freá^co o piezométrico ACUÍFERO

12 1.4 TIPOS DE ACUÍFEROS: según su hidrodinámica Acuíferos Buenos almacenes y transmisores de agua subterránea (cancdad y velocidad) (p.ej.- arenas porosas y calizas). Acuicludos Buenos almacenes pero nulos transmisores (p.ej.- limos o arcillas). Acuitardos Buenos almacenes pero malos transmisores de agua subterránea (cancdad pero lentos) (p.ej.- arenas arcillosas, rocas compactas con alteración y/o fracturación). Acuífugos Nulos almacenes y nulos transmisores. (p.ej.- granitos o cuarcitas no fisuradas)

13 1.4 TIPOS DE ACUÍFEROS: según su comportamiento hidráulico Acuífero libre en contacto directo con la zona no saturada del suelo. La presión de agua en el nivel piezométrico es igual a la atmosférica, aumentando en profundidad a medida que aumenta el espesor saturado.

14 1.4 TIPOS DE ACUÍFEROS: según su comportamiento hidráulico Acuífero confinado formaciones en las que el agua subterránea se encuentra encerrada entre dos capas impermeables y es somecda a una presión discnta a la atmosférica (superior).

15 1.4 TIPOS DE ACUÍFEROS: según su comportamiento hidráulico Acuíferos costeros Presencia de fluidos con dos densidades diferentes: agua dulce (<ρ) agua salada (>ρ). El agua dulce se encuentra sobrepuesta al agua salada. El agua salada se introduce en el concnente en forma de una cuña salina que se va profundizando a medida que se introduce.

16 1.4 TIPOS DE ACUÍFEROS: según su textura Acuíferos porosos el agua subterránea se encuentra como embebida en una esponja, dentro de unos poros intercomunicados entre sí, cuya textura mocva que existe "permeabilidad" (transmisión interna de agua), frente a un simple almacenamiento. Como ejemplo de acuíferos porosos, tenemos las formaciones de arenas y gravas aluviales Acuíferos fisurales el agua se encuentra ubicada sobre fisuras o diaclasas, también intercomunicadas entre sí; su distribución hace que los flujos internos de agua se comporten de una manera heterogénea, por direcciones preferenciales. Como representantes principales del Cpo fisural podemos citar a los acuíferos kársccos.

17 1.5 MANANTIALES DRENANTES: drenan un acuífero colgado. La cota de emergencia está por debajo del nivel de saturación. EMERGENTES: drenan un acuífero cuyo máximo espesor saturado está por debajo de la cota de emergencia. FILONIANOS: en rocas ígneas o metamórficas. Aguas más profundas que emergen aprovechando la fisuración de este Cpo de rocas.

18 BLOQUE II: ACUÍFEROS VOLCÁNICOS 1. Materiales volcánicos 2. Comportamiento hidrogeológico 3. Acuíferos volcánicos concnentales 4. Acuíferos volcánicos insulares 5. Explotación de acuíferos volcánicos insulares

19 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: PARTES DE UN VOLCÁN 1. Cámara magmá^ca 2. Lecho de roca 3. Chimenea 4. Base 5. Sill 6. Dique 7. Capas de ceniza emi^da por el volcán 8. Flanco 9. Capas de lava emi^das por el volcán 10. Garganta 11. Cono secundario 12. Flujo de lava (colada) 13. VenCladero 14. Cráter 15. Columna erupcva

20 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: ROCAS EXTRUSIVAS Coladas o flujos de lava Pahoehoe Masivas Aa

21 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: ROCAS EXTRUSIVAS Depósitos volcaniclás^cos (piroclastos)

22 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: ROCAS EXTRUSIVAS Depósitos volcaniclás^cos (piroclastos)

23 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: ROCAS EXTRUSIVAS Depósitos volcaniclás^cos (brechas)

24 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: ROCAS EXTRUSIVAS Depósitos volcaniclás^cos (brechas)

25 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: ROCAS INTRUSIVAS Diques

26 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: ROCAS INTRUSIVAS Domos

27 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: COMPORTAMIENTO HIDROGEOLÓGICO Coladas

28 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: COMPORTAMIENTO HIDROGEOLÓGICO Depósitos volcaniclás^cos

29 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: COMPORTAMIENTO HIDROGEOLÓGICO Diques

30 2.1 MATERIALES VOLCÁNICOS: COMPORTAMIENTO HIDROGEOLÓGICO Domos

31 2.2 MATERIALES VOLCÁNICOS: COMPORTAMIENTO HIDROGEOLÓGICO + PERMEABILIDAD - Materiales recientes Materiales ancguos Climas secos Climas tropicales

32 2.3 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS CONTINENTALES: FLOOD BASALTS

33 2.3 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS CONTINENTALES: FLOOD BASALTS Columbia River Flood Basalt Province

35 2.3 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS CONTINENTALES: FLOOD BASALTS Columbia River Flood Basalt Province Decan Traps

37 2.3 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS CONTINENTALES: FLOOD BASALTS Columbia River Flood Basalt Province DjibouC rio de Asal Decan Traps

38 2.4 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS INSULARES

39 2.4 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS INSULARES: HAWAII

40 2.4 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS INSULARES: HAWAII

41 2.4 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS INSULARES: CANARIAS

44 2.4 ACUÍFEROS VOLCÁNICOS INSULARES: CANARIAS (Izquierdo, 2014)

45 2.5 EXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS VOLCÁNICOS INSULARES (Custodio y Cabrera, 2002) Esquemas de algunas formas de aprovechamiento de aguas subterráneas en Canarias (pozos, galerías y aluviales someros), y de aprovechamiento de la humedad edáfica de lluvia para culcvos en enarenados.

46 BLOQUE III: EL AGUA SUBTERRÁNEA EN GALÁPAGOS: SAN CRISTÓBAL 1. Introducción a la geología de Galápagos 2. Situación hídrica en el archipiélago 3. El ejemplo de San Cristóbal a. Geología b. Climatología c. Hidrología superficial d. Hidrogeología e. Propuesta de modelo conceptual f. Trabajos futuros

47 3.1 INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA DE GALÁPAGOS

48 3.1 INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA DE GALÁPAGOS Cada volcán está accvo 0,5 1 Ma. La isla más ancgua Cene apróx. 3,5 Ma.

49 3.2 SITUACIÓN HÍDRICA EN EL ARCHIPIÉLAGO Surto el navio, salimos todos los pasajeros en Cerra, y unos entendían en hacer un pozo y otros en buscar agua por la isla. Del pozo salió el agua más amarga que la de la mar; en la Cerra no pudieron descubrir otra agua en dos días ( ) Fray Tomás de Berlanga (1535)

50 3.2 SITUACIÓN HÍDRICA EN EL ARCHIPIÉLAGO (Violere et al., 2014)

51 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL

52 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: GEOLOGÍA

53 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: CLIMATOLOGÍA

54 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: CLIMATOLOGÍA Throughfall Monitoring SC600m Estación 000m Estación 300m Estación 600m

55 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: CLIMATOLOGÍA Total Precipitation [mm] SC000 SC300 SC600 Total Monthly Precipitation [mm] SC000 SC300 SC600 Jun-13 Aug-13 Oct-13 Dec-13 Feb-14 Garua SC300 SC600 Invierno Temperature [C] Garua 2013

56 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: HIDROLOGÍA SUPERFICIAL

57 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: HIDROLOGÍA SUPERFICIAL

58 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: HIDROLOGÍA SUPERFICIAL Invierno Garua Invierno Año Hidrológico

59 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: HIDROGEOLOGÍA

63 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: HIDROGEOLOGÍA Colada poco alterada Colada alterada Colada muy alterada Alterita Suelo Depósito piroclás^co Depósito piroclás^co alterado Suelo

64 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: HIDROGEOLOGÍA INFILTRACIÓN

65 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: HIDROGEOLOGÍA Las lagunas de agua dulce acumulan agua de lluvia. No Cenen conexión hidráulica con el acuífero.

66 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: PROPUESTA MODELO CONCEPTUAL (Pryet et al., 2012)

67 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: PROPUESTA MODELO CONCEPTUAL San Cristóbal dispone de agua dulce ya que la relación entre geología/clima permite la existencia de acuíferos colgados. El agua subterránea almacenada en los acuíferos de la isla aflora en forma de manancales. No es necesario perforar para captar agua. Existe suficiente recurso para abastecimiento de la población, agricultura y ganadería

68 3.3 EL EJEMPLO DE SAN CRISTÓBAL: TRABAJOS FUTUROS Aumentar el conocimiento del aporte de la niebla a la recarga de los acuíferos. IdenCficación y caracterización de los diferentes acuíferos colgados. Estudio de las permeabilidades de los materiales. Confirmar la existencia de un acuífero controlado por diques.

69 MUCHAS GRACIAS EQUIPO CIÉNTIFICO GIIWS Sophie Violese1&3 Noémi d'ozouville1 Adelinet A.5 Bruel D.4 Chaumont C.2 Domínguez C.1&3 For^n J.3 Tournebize J.2 Villacís M.6 Vincent B.2 Izquierdo, T. 6,7 INSTITUCIONES COLABORADORAS GIIWS 1. Université Paris VI Francia 2. IRSTEA Francia 3. ENS Francia 4. ARMINES - Mines- Paristech Francia 5. IFP- Energies Nouvelles Francia 6. EPN- Quito Ecuador 7. Secretaría del Agua - Ecuador Estación Biológica Charles Darwin - Ecuador Parque Nacional Galápagos - Ecuador