Metodología GHIF (Geofísica, Hidrogeoquímica, Isotopía y Fisicoquímica), para la caracterización de acuíferos fracturados/kársticos a nivel regional

Abstract

"La alta heterogeneidad de los acuíferos kársticos/fracturados generalmente es ignorada, y el no tener una comprensión adecuada del funcionamiento y evolución hidrogeológica de estos sistemas suele acabar en una mala gestión del recurso hídrico. En el presente trabajo de investigación se propone una metodología donde se integran métodos Geofísicos, Hidrogeoquímicos, Isotópicos y Fisicoquímicos (metodología GHIF), con el objetivo de caracterizar a nivel regional y de forma detallada acuíferos fracturados/kársticos. La metodología fue aplicada en el municipio de Tula, Tamaulipas, región semiárida donde el principal recurso hídrico de la región proviene del subsuelo. La metodología GHIF consistió en la aplicación de magnetometría y gravimetría aérea para la localización de estructuras con potencial hidrogeológico. Mediante la química e isotopía del agua subterránea del sitio, se determinó el funcionamiento de las estructuras dentro del sistema acuífero, ya sea como zonas de recarga, transporte o descarga de agua subterránea. Los resultados mostraron que el agua subterránea de la zona de estudio, se encuentra en un acuífero carbonatado fracturado/kárstico, el cual se ve influenciado por un acuífero evaporítico profundo. El acuífero es recargado por lluvia en la zona montañosa y por flujos verticales ascendentes provenientes del acuífero profundo; debido a la naturaleza de los medios de circulación de agua subterránea, la química del agua se ve dominada por procesos de dedolomitización. La dirección de flujo del agua subterránea en el medio carbonatado, se encuentra controlado por la orientación de las estructuras y la topografía de la zona de estudio; la conexión hidráulica entre dichas estructuras fue corroborada por modelación hidrogeoquímica inversa y por trazadores de 2H y 18O. Por lo tanto, el agua subterránea circula hacia el centro del valle con una dirección N – S, para después llegar a una zona de convergencia de agua subterránea, donde la mezcla de esta genera la zona acuífera más evolucionada. La zona de descarga fue identificada por la inversión de datos magnéticos para generar un modelo 3D, el cual muestra un cuerpo intrusivo al sur de la zona de estudio, dicha estructura crea fallas y/o fracturas en las rocas sobreyacientes que facilitan el ascenso del agua subterránea, la cual se manifiesta en superficie en forma de una pequeña laguna."

"The high heterogeneity of karst/fractured aquifers is generally ignored. They do not have an adequate understanding of the functioning and hydrogeological evolution of these systems, often results in a poor water resource management. In this research, it is proposed a methodology that integrates Geophysical, Hydrogeochemical, Isotopic and Physicochemical methods (GHIF methodology), with the aim of detail regional characterization of a karst/fractured aquifers. The methodology was applied in the locality of Tula, Tamaulipas, and a semi-arid region where the main water resource comes from the underground. With the GHIF methodology, magnetic and gravity aerial data was used to locate structures with hydrogeological importance. The chemistry and isotopy data of the groundwater, play a key role to either determine the structure of the aquifer system, as recharge, transportation, storage or discharge groundwater areas. The results showed that the groundwater in the study area is found in a karst/fractured carbonate aquifer, which is influenced by a deep evaporitic aquifer. The aquifer is recharged by rain in the mountainous area and by vertical upward flows from the deep evaporitic aquifer. Due to the nature of groundwater circulation, water chemistry is dominated by dedolomitization processes. The direction of the groundwater flow in the carbonate aquifer is controlled by the orientation of the structures and the topography of the study area. The hydraulic connection between structures was estimated by inverse modeling and 2H and 18O tracers. Therefore, the water circulates towards the center of the valley and then has a N - S direction, and finally reach a groundwater convergence zone, where the mixture of the groundwater flows generates the most evolved aquifer zone. The discharge zone was identified by the inversion of magnetic data to generate a 3D model, which shows an intrusive body to the south of the study area. The intrusive body creates fractures in the overlying rocks that facilitate the rise of groundwater, this phenomenon manifests itself on the surface in the form of a small lagoon."