Contenido isotópico característico de distintos cuerpos de agua

· Agua de lluvia y nieve: debido a los efectos ya mencionados, la lluvia de cada lugar suele mostrar variaciones estacionales y de más largo plazo. En 1961 Craig tomó muestras de agua de lluvia de todo el mundo, las dibujó en un gráfico δD vs δ¹⁸O, y observó que se ubicaban a lo largo de una recta cuya ecuación es:

δD = 8δ¹⁸O + 10

A esta recta se le llama Recta Meteórica Mundial (RMM). También comprobó que la lluvia de cada lugar particular sigue una función muy similar a la RMM:

δD = 8δ¹⁸O + d

en la que el término independiente d, llamado exceso de Deuterio, tiene un valor característico de la humedad y temperatura ambiente del lugar donde se forman las nubes que generan la lluvia local.

El exceso de deuterio se usa como un trazador para determinar las condiciones ambientales del momento y lugar de formación de las nubes que ocasionaron la recarga.

· Masas de agua superficiales evaporadas:la evaporación a partir de cuerpos de agua superficiales es un proceso irreversible que enriquece el agua residual en isótopos pesados. La pendiente de la relación entre δD y δ¹⁸O pasa de 8 a valores entre 4 y 6, y es función de la temperatura, la humedad y la concentración salina. Al aumentar la salinidad disminuye la presión de vapor y las moléculas de agua pierden movilidad al quedar sujetas a la esfera de hidratación de los iones, dificultando el intercambio isotópico en el equilibrio agua – vapor.

Marca isotópica del agua de recarga

El contenido del agua de recarga a un acuífero se calcula mediante la relación:

δ¹⁸O = (Σδ¹⁸O_iP_i) / (ΣP_i)

δ¹⁸O: valor característico del agua de recarga local (ponderada por la precipitación)

δ¹⁸O_i: valor característico de la lluvia del mes “i” o del episodio “i”

P_i: lluvia (mm) del mes “i” (o del episodio “i”)

Procesos que modifican la composición isotópica del agua subterránea respecto a la lluvia que la ocasiona

La relación entre D y ¹⁸O puede verse modificada por diferentes procesos, de manera que los puntos representativos de la composición isotópica e algunas aguas están fuera de la recta meteórica:

o Las mezclas de agua de lluvia con agua de mar originan una composición isotópica que se sitúa en la recta que une las dos aguas iniciales.

o En el caso de aguas que antes de infiltrarse han sufrido evaporación desde una superficie libre resultan rectas de pendiente entre 6 y 4. Es decir, antes de infiltrarse, el agua se ha ido enriqueciendo en D y ¹⁸O. el agua subterránea procede de algún cuerpo superficial de agua tal como lago, río o embalse que se está infiltrando.

o Cuando la evaporación se produce desde el terreno, por evaporación directa durante la infiltración por la zona no saturada o por evaporación freática a través de la vegetación, la pendiente de la recta es menor que 4.

o Cuando se produce intercambio de oxígeno entre el agua subterránea y los minerales del terreno que contienen, como el yeso, mucho O en su red cristalina, el agua se va enriqueciendo progresivamente en ¹⁸O mientras que el D no varía. Las aguas resultantes se disponen sobre una recta paralela al eje de abscisas y se desplazan en el sentido de los valores crecientes. Este proceso sólo tiene lugar a temperaturas relativamente altas aunque no necesariamente termales.

o Si existe CO₂ magmático en el terreno, se produce un intercambio isotópico con el agua que empobrece ésta en ¹⁸O mientras que el D no varía. Las aguas modificadas se sitúan sobre una recta paralela al eje de abscisas y se desplazan en el sentido de los valores decrecientes. Este proceso puede tener lugar a temperaturas bajas.

o La hidrólisis de silicatos provoca intercambio con el agua tanto de 18O como de D y las aguas resultantes se sitúan en una recta de pendiente negativa a la izquierda de la recta meteorológica.

o Si se produce intercambio con el H del H₂S o del CH₄, aumenta el contenido en D del agua y las aguas se ubican sobre rectas paralelas al eje de ordenadas.

Usos en hidrogeología subterránea y modo de aplicación

Los isótopos estables son utilizados de forma habitual en:

ü Identificación del origen del agua de recarga (río, lago, nieve, lluvia)

ü Determinación de la altitud de la zona de recarga.

ü Deducción de fenómenos de evaporación, interacción agua – roca, etc.

ü Determinación de mezclas de aguas (por balance de masas isotópico)

ü Deducción de fenómenos de interacción con gases (CO₂, CH₄, H₂S), especialmente en vertederos.

Date: 2015-01-29; view: 1013