Acción erosiva de las aguas subterráneas Contenido:
1. Nociones básicas 2. Factores que influyen en el almacenamiento almacenamiento y circulación de las aguas subterráneas 3. Rol geológico de las aguas subterráneas a. Erosión, transporte y depósito de materiales b. Estructuras erosivas y paisaje kárstico 4. Fuentes de consulta
1) Nociones básicas
Las aguas subterráneas (AS) constituyen alrededor del 94% del agua dulce disponible en la corteza terrestre (ignorando el agua de los casquetes polares y glaciares, dada su poca disponibilidad) 1. Comparando dicho volumen al de las otras masas de agua dulce, su importancia en las actividades humanas y el papel que desempeñan desde el punto de vista geológico adquiere un carácter sustancial (contrariamente a lo que la experiencia empírica podría señalar, dado que su presencia no es del todo evidente). Para poder entender cómo éstas se comportan es necesario comprender su distribución: Al llover, parte de las precipitaciones se infiltran en el suelo. Ésta es la fuente principal de las aguas subterráneas, a pesar de que dicha infiltración varía en función de múltiples factores (intensidad de la lluvia, pendiente, vegetación, tipo de suelo, entre otros). Del agua que se infiltra, una porción es retenida por la zona superior del suelo (gracias a la atracción molecular sobre las partículas sólidas y la vegetación, principalmente). A ésta zona se le denomina cinturón de humedad del suelo. El resto del agua que no es retenida por el suelo y continúa hacia capas inferiores se dirige a una zona en donde ocupa todos los espacios libres entre sedimentos y rocas. Ésta zona se denomina zona de saturación (a partir de éste punto se le considera agua subterránea). Al límite superior de la zona de saturación se le conoce como nivel freático. Es importante destacar que, originalmente, las aguas subterráneas se encuentran entre sedimentos o rocas (su tamaño puede variar, pero generalmente son pequeños fragmentos); el volumen de la zona de saturación no está compuesto completamente de agua.
1
Fuente: U.S. Geological Survey Water Supply Paper 2220, 1987.
Cabe reiterar que la saturación acuosa de los espacios entre los sedimentos y las rocas solamente se da a partir del nivel freático (verticalmente, de arriba hacia abajo) y que, aunque exista agua entre los sedimentos a menor profundidad, ésta no puede ser sustraída a causa de la atracción molecular hacia los sedimentos o rocas (retención específica) y la poca cantidad de agua presente. A esta zona se le conoce como zona de aireación, y abarca del nivel freático hasta el cinturón de humedad del suelo.
En términos generales, la dirección del flujo es la misma dirección en la que el nivel freático decrece (influencia de la gravedad). En cuanto a la cartografía, se pueden interpolar los valores para generar curvas y tener una noción más aproximada a lo real de la dirección de éste. No debe olvidarse que la exactitud dependerá de la cantidad de datos disponibles y la precisión aumentará en tanto los datos sean lo más recientes posible.
2) Factores que influyen en el almacenamiento y circulación de las AS
El tipo de materiales en los cuales se encuentran las aguas subterráneas son determinantes en la manera en que éstas se desplazan (vertical u horizontalmente) y en la velocidad con que lo hacen. Los dos factores con mayor influencia en el desplazamiento de las mismas son: Porosidad :
porcentaje del volumen total del material conformado por espacios vacíos,
sean éstos poros, fallas, fracturas, cavidades, vesículas u otros. La porosidad varía en función del tamaño y forma de los granos y los procesos físicos y químicos a los que han estado sometidos. Aparentemente, entre mayor sea la porosidad, el paso de las AS será más fácil; sin embargo, no es un factor necesariamente determinante, ya que se presentan casos de materiales altamente porosos que no permiten el flujo del agua. Permeabilidad: podría definirse como la capacidad de un material para permitir el
tránsito
de un fluido a través de él. Un material será permeable siempre y cuando sus poros estén conectados y tengan el tamaño suficiente para permitir el paso del agua (de manera que su retención específica sea mucho menor que su porosidad, lo que resulta en una porosidad eficaz mínimamente funcional. Esto varía de material a material).
Dependiendo de su naturaleza, los estratos sobre/en/entre los que se encuentran las AS reciben determinadas denominaciones: cuando el estrato es impermeable recibe el nombre de acuicludo. Cuando sí permiten el paso del agua se denominan acuíferos.
3) Rol geológico de las aguas subterráneas
3.1
Erosión, transporte y depósito de materiales
En estado puro, el agua no posee la capacidad de disolver rocas. Sin embargo, la exposición del agua a la atmósfera y el suelo en la vía hacia los acuíferos le permite absorber compuestos como el bióxido de carbono (CO 2) y el sulfuro de hidrógeno (H 2S) que posteriormente forman ácidos (el ácido carbónico es el más importante, dada la abundancia de CO 2 en la atmósfera y el suelo) y que, aún en bajas concentraciones, disuelven con facilidad rocas calcáreas como la caliza, la dolomía y las evaporitas.
Al interactuar las AS con rocas como la caliza, el ácido carbónico reacciona con el Carbonato de calcio que éstas contienen (CaCO 3) y forma sales como el bicarbonato cálcico, que son transportadas en disolución por las aguas subterráneas.
Dicho transporte de materiales en solución puede derivar en múltiples situaciones:
Cementación: las aguas permean sedimentos, litificándolos y formando rocas sedimentarias como travertino, caliza, toba calcárea, entre otras.
Interacción con elementos biológicos: litificación de residuos boscosos.
Génesis de estructuras en cavernas, como estalactitas y estalagmitas.
Depósito de minerales, especialmente en fuentes termales y géiseres. Éstos varían dependiendo de las rocas con las que interactuaron las aguas subterráneas previamente a su evaporación.
3.2
Drenaje hacia el océano. No hay depósitos de minerales significativos.
Estructuras erosivas y paisaje kárstico
Los resultados de la erosión de las AS suelen variar dependiendo de la composición, dimensiones y diversidad de las rocas sobre las que actúan. Cuando la caliza y la dolomía predominan en la zona, la erosión da como resultado una serie de conductos y cavidades (que eventualmente evolucionan en galerías y cavernas) que pueden extenderse por decenas e incluso centenas de kilómetros. En ocasiones el desarrollo de estos conductos se da en niveles, lo que se debe al descenso del nivel freático (ya sea por acción de ríos superficiales, bombeado u otras causas).
Cuando el paisaje de un lugar está fuertemente influenciado por la erosión de aguas subterráneas, se habla de una topografía kárstica. Una de las características fundamentales de esta topografía (aparte del relieve irregular) es la presencia de dolinas, que son depresiones cuyas profundidades van desde los 1 ó 2 metros hasta decenas de metros. Las dolinas se pueden formar de dos maneras: como consecuencia de la erosión eventual de las capas de roca superiores (estas dolinas son superficiales, tienen pendientes suaves y están conectadas a un flujo subterráneo de mayor profundidad) y como consecuencia del colapso del techo de una caverna (en este caso la pendiente es abrupta). Otra característica de los paisajes kársticos es la falta de flujos acuosos superficiales, ya que el agua de las precipitaciones es drenada rápidamente al subsuelo.
En caso de haber corrientes superficiales, éstas suelen tener un corto cauce. Adicionalmente, éstos suelen desarrollarse más fácilmente en climas tropicales, donde la precipitación es intensa. Existen paisajes kársticos que no desarrollan dolinas, como es el caso de Wulingyuan, en China. En estas zonas, la distribución de rocas calcáreas en relación a otras genera estructuras caprichosas, las cuales son producto de la erosión a través de largos lapsos sobre el material susceptible y de la cual están exentas los otros tipos de rocas. Otros ejemplos son el bosque de piedra en Shilin (China), el torcal de Antequera (España) y los impresionantes mogotes en Cuba.
4) Fuentes de consulta
Tarbuck, Edward J. (2005). Ciencias de la Tierra: Introducción a la geología física. Volumen II. Octava edición. Pearson, España.
Groundwater: http://en.wikipedia.org/wiki/Groundwater - Consultado el 03/05/12
Principles of Groundwater flow : http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcourse-
contents/IIT%20Kharagpur/Water%20Resource%20Engg/pdf/m2l06.pdf - Consultado el 03/05/12
Paisaje kárstico: los caminos del agua:
www.sociedadgeologica.es/archivos_pdf/g12triptico_palencia.pdf - Consultado el 02/05/12
