capitulo xii aguas subterraneas

8/17/2019 Capitulo Xii Aguas Subterraneas

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CAPITULO XII

ACCION GEOLÓGICA DE LASAGUAS SUBTERRANEAS


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El agua subterránea es uno de nuestros principales

recursos naturales siendo el más valioso y asequible

para la vida en el planeta y es utilizada por el hombre

para muchos fines principalmente para el abastecimiento

de la industria, pero su irracional explotación en algunas

regiones ha provocado el agotamiento de su suministro,

provocando la escasez de agua, hundimiento de los

terrenos, la salinización en regiones costeras, y sobre

todo la contaminación por los rellenos sanitarios y

desechos tóxicos.


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La Hidrogeologa, como ciencia que estudia exclusivamente las

aguas subterráneas, puede establecerse de las siguientes

especialidades!

"# Hidrogeologa qumica, que estudia las relaciones entre el agua y

su origen.

$# Hidrogeologa fsica, que se dedica a la fsica y dinámica delagua subterránea.

%# Hidrogeologa estructural, que establece las relaciones entre el

agua y la tectónica.

Hidrogeologa cárstica, dedicada al estudio de las aguas que

circulan por la caliza y rocas afines.'# Hidrogeologa aplicada, que estudia captaciones y sondeos.

(# Hidrogeologa termomineral o conocimiento de las aguas

mineromedicinales.


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AGUAS SUBTERRANEAS

Las aguas subterráneas, aguas del subsuelo, agua subsuperficial, oaguas freáticas son expresiones generalmente usadas para

referirse a las aguas que se encuentran saturando los poros,

grietas, cavidades del material consolidado y no consolidado,

ubicados ba)o la superficie terrestre.

*esde el punto de vista geológico es un agente de gradación, pues

e)ercen en su marcha por el subsuelo acciones de erosión,

transporte y sedimentación, a la vez que act+an qumicamente

sobre las rocas a su paso con fenómenos de disolución, sustitución

y precipitación, efectos que generalmente no se observan en la

superficie.


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arte se infiltra cuando se encuentra con materiales permeables

-arenas, gravas, calizas, etc.# o por grietas o fisuras, hasta alcanzar

la capa freática, limitada en la parte inferior por rocas impermeables

-arcillas, margas, pizarras o rocas eruptivas#.

El agua subterránea compensa el flu)o de escorrenta, es pues, una

forma de almacenamiento que mantiene las corrientes fluviales

durante los periodos de ausencia de precipitaciones.


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TIPOS DE AGUAS SUBTERRÁNEAS.

Las aguas subterráneas de acuerdo a su origen pueden ser tres

tipos! meteórica, congnitas y magmáticas.

1. Meteóricas o a!as "e i#$i%tració#. /riginadas por la

percolación o infiltración a profundidad de las aguas meteóricas

derivado de la atmósfera, que se filtran de acuerdo a la

permeabilidad del terreno. or su volumen es la fuente más

importante de las aguas subterráneas.


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&. Co#'#itas o a!as $ósi%es. 0onocidas tambin como aguas

connotas, son aquellas captadas por los sedimentos en los

espacios libres entre partculas en el momento que se depositan enlos fondos marinos y se conservan despus del proceso de

diagnesis. Las aguas fósiles que contienen alto contenido de sales

se denominan salmueras, que están asociadas a depósitos de

petróleo.

(. Ma)*ticas o a!as +!,e#i%es. 1e les conoce tambin como

aguas vrgenes. 1on aquellas aguas derivadas de cuerpos

magmáticos profundos, los cuales pueden contener

aproximadamente el "23 de agua y son liberadas como vapor olquido durante la cristalización de los magmas. *urante este

proceso, esta agua pueden transportar iones de cobre, plomo, zinc,

plata, etc. 4ue pueden dar lugar a depósitos minerales.


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Ti-os "e a!a s!terr*#ea.


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Las aguas subterráneas pueden clasificarse!

A!as $re*ticas %ires. Es el agua de lluvia que se infiltra a travs

de las rocas porosas y permeables y se encuentra contenida

encuentra contenida en el manto permeable, conocida como

acufero, aunque este es un numero genrico que debe aplicarse a

cualquier roca conteniendo agua, sea o no freática.

A!as ca!ti,as! 1on aguas esencialmente freáticas, pero están

involucradas en estructuras geológicas, en las cuales las rocas

permeables están intercaladas entre capas impermeables, por lo

tanto las aguas cautivas están sometidas a presión hidrostática.

0uando las condiciones topográficas son apropiadas, las aguas

cautivas emergen por su propia presión hidrostática, llamándose

aguas artesianas.


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A!as "e $is!ra/ 1on propias de todas las rocas compactas

fisuradas, no solubles, como las rucas gneas en general,

metamórficas y sedimentarias compactas especialmente silceas.

5guas cársticas. 1on fundamentalmente aguas de fisuras, pero que

circulan por rocas solubles y de manera especial por las calizas.


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MO0IMIENTO DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS/

La infiltración viene a ser el movimiento de las aguas de lluvia hacia

aba)o a travs de la zona no saturada hacia la napa freática

-acufero# que se encuentra por deba)o del nivel -mesa de agua#.

Esta infiltración está controlada por la cantidad e intensidad de las

lluvias, la topografa de la región, la porosidad, la permeabilidad delas rocas o suelos y la vegetación.

La percolación es el movimiento lento del agua a travs de las

aberturas interconectadas en la zona de saturación.El movimiento y la ocurrencia de las aguas subterráneas están

principalmente controlados por la porosidad y permeabilidad de los

diversos tipos de rocas.


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La circulación de las aguas subterráneas es extremadamente lenta,

de poro a poro, con velocidades de algunos centmetros al da. La

energa que hace moverse el agua subterránea la proporciona la

fuerza de la gravedad.

La circulación de las aguas subterráneas está dada por una ley

formulada por Henry *arcy, que es básica para entender el

movimiento del agua subterránea.

La pendiente del nivel freático, conocida como gradiente hidráulico,

se determina dividendo la diferencia vertical entre los puntos de

recarga y descarga -una cantidad conocida como carga

hidrostática# por la longitud del flu)o entre los dos puntos. La ley de

*arcy puede expresarse por la siguiente fórmula!

V = K.h/l


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*onde, 6 representa la velocidad, 7 el coeficiente que representa la

permeabilidad del material, h, la carga hidrostática, y l la longitud del

flu)o.

ara determinar el movimiento de las aguas subterráneas es

necesario geológicamente conocer las propiedades de los

materiales principalmente en dos de sus magnitudes.

Porosi"a". La porosidad de las rocas o suelos es la proporción del

volumen de los poros y cavidades con respecto al volumen total del

material, que incluye a estos espacios libres.

6olumen de los poros

n 8 -v 9 vs# : v orosidad 8 9999999999999999999999999999999

6olumen de la roca


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;na roca contiene una cantidad de huecos poros, cavidades,

fracturas que constituyen su porosidad a su vez sta determina lacantidad de agua subterránea que puede retener.

Per)eai%i"a". La permeabilidad de las rocas o suelos es la

capacidad de transmitir el fluido entre sus poros interconectados. Lapermeabilidad vara con la forma y tama


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actores 2!e a$ecta# %a -orosi"a" "e %as rocas/ a3 "e-ósito se"i)e#tario ie# c%asi$ica"o tie#ea%ta -orosi"a"4 3 "e-ósito se"i)e#tario -ore)e#te c%asi$ica"o tie#e )e#os -orosi"a" "ei"oa 2!e %os es-acios e#tre %as -art5c!%as est*# re%%e#a"as "e )ateria% $i#a%6 c3 %a -rese#cia "e !#)ateria% ce)e#ta#te -!e"e re"!cir %a -orosi"a"4 "3 %as $act!ras 7 %a estrati$icació# -!e"ei#cre)e#tar %a -orosi"a"4 7 e3 %a "iso%!ció# "e rocas so%!%es co)o %as ca%i8as -!e"e ara#"ar%as $ract!ras e i#cre)e#tar %a -orosi"a".


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Se oser,a e% )o,i)ie#to "e% a!a e#tre %os -oros 7

ca,i"a"es 2!e se i#terco#ecta# e#tre s5 9-er)eai%i"a"3


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:ONAS DE AGUAS SUBTERRÁNEAS.

En sentido vertical las aguas subterráneas presentan dos zonas.

U#a 8o#a #o sat!ra"a o 8o#a "e aireació#, en la cual los porosde las rocas o suelos pueden contener tanto aire como agua. Es en

esta zona donde se produce la infiltración de las aguas de lluvias.

=

La zona no saturada está dividida en tres fa)as!

". ;na fa)a superior! con una mezcla de suelos que se encuentra

)usto por deba)o de la superficie terrestre que contiene la humedad

del suelo.

$. ;na fa)a intermedia! 4ue está deba)o de las races de las plantasmayores y tiene importancia por transmitir el agua a mayores

profundidades.

%. ;na fa)a capilar! En donde el agua se encuentra entre los poros

por atracción molecular entre el material y el agua.


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U#a 8o#a sat!ra"a, es aquella en la cual todos los poros yfracturas posibles en las rocas o suelos se encuentran llenos de

agua. Es en esta zona donde el agua acumulada se denomina agua

subterránea.

En esta zona se distinguen el nivel freático, la napa freática y el

lecho impermeable!

El nivel freático, es una superficie irregular ubicada entre la zona de

aireación y la zona de saturación )usto por deba)o de la fran)acapilar> vara de acuerdo al agrado de precipitación y la topografa

del terreno.

La napa freática, se encuentra por deba)o del nivel freático y sobre

el lecho impermeable.

?0abe anotar que donde esta napa corta la superficie se formarán

las filtraciones charcos, largos, lagunas y @puquialesA.?El lecho impermeable está constituido por rocas y sedimentos que

no permiten circular el agua.


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:o#as "e %as a!as s!terr*#eas.


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:o#a "e %as a!as s!terr*#eas.


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PROCESOS GEOLÓGICOS DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS.Proceso Erosi,o.El principal proceso erosivo de las aguas subterráneas es!

La disolución, que consiste en el ataque qumico de las aguassubterráneas que al combinarse con el anhdrido carbónico, forma

el ácido carbónico que act+a sobre el carbono de calcio de las

calizas que se disuelve y se transforma en bicarbonato, el cual es

una sustancia soluble.

0a 0/% B 0/$ B H$/ 9999999C 0a -0/% H#$

El poder disolvente de las aguas subterráneas se intensifica

considerablemente al aumentar la presión y la temperatura, ascomo cuando existen en aqullas gases disueltos.

Esta reacción es reversible, debido a que la sustancia disuelta es

transportada en forma de solución.


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Los rasos eo)or$o%óicos -ro"!ci"os -or %a acció# erosi,a.

1. Mo"e%a"o ;*rstico.

Es un tipo de modelado que se pone de manifiesta por la disolucióndel relieve de las calizas y dolomas por efectos del agua.

a. Le#ares o La-ia8, presenta rasgos rugosos a modo de

canales más o menos paralelos. Dambin se les conocecomo rocas acarriladas.

. Do%i#as. Llamada tambin roca, es una depresión de

forma ovalada, con contornos a veces sinuosos.

c. Po8os "e i#$i%tració#. 1on conductos verticales que unen

los sumideros con las cavernas o grutas, por los cuales el

agua superficial se introduce a profundidad.


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". Ca,er#as6 r!tas o c!e,as. 1on grandes oquedades quesiguen zonas de fracturas y planos de estratificación de

rocas calcáreas donde son más fácilmente atacadas y

finalmente disueltas.

La mayora de las cavernas se forman en el nivel freático o

inmediatamente deba)o de l en la zona de saturación.

Las diversas rocas de precipitación que se encuentran en lascavernas se denominan espeleotema como son estalagmitas y

estalactitas.

Proceso "e Tra#s-orteLas aguas subterráneas transportan los materiales productos de su

acción erosiva.

a3 So%!ció#. Es el medio de transporte por el cual las aguassubterráneas traslada la carga soluble, producto de la erosión

principalmente en forma de iones o sales.


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Proceso "e De-ositació#.

0omo se mencionó anteriormente, la erosión produce sustanciasdisueltas que son transportadas en forma de solución. uchas de

las aguas subterráneas contienen com+nmente bicarbonatos,

sulfatos de calcio, magnesio y sodio, con peque


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Rasos eo)or$o%óicos -or "e-ositació#.

De-ósitos "e Ma#a#tia%es. Las aguas subterráneas al emerger a

la superficie encuentran condiciones fisicoqumicas diferentes, porlo que precipitan las sustancias que transporta en solución, as el

carbonato de calcio es el material depositado en manantiales fros

y calientes. Este carbonato depositado alrededor de su conducto

es llamado travertino, en caso de presentarse en forma o textura

porosa se le denomina tufa calcárea, si contiene fragmentos decalcita se le conoce como brecha calcárea. 0uando la sustancia

soluble de un giser se deposita alrededor de su conducto se

llama geiserita, que es óxido de silicio amorfo.

De-ósito "e Ca,er#as. Las aguas con alto contenido de carbonode calcio, al gotear lentamente producen la precipitación de dicha

sustancia en forma de agu)a. La que se origina del techo de la

caverna hacia aba)o llamada estalactita. Los montculos de

carbonatos que nacen del piso de la caverna y crecen hacia arriba

se denominan estalagmitas.


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Depósitos de cavernas: estalactitas, estalagmitas columnas, todas ellas están

compuestas de carbonatos de calcio.


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Estalactitas y precipitaciones masivas

de carbonatos de la ueva de

!uagapo.


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Estalactitas.


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Estalactitas y estalagmitas.


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Estalagmitas.


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MANANTIALES O UENTES.

1on filtraciones de aguas cuando el nivel freático es cortado por la

superficie terrestre producindose un flu)o natural de salida deagua subterránea, que se denomina manantial o fuente. Estos

manantiales se forman cuando el lecho impermeable no permite la

circulación descendente de las aguas obligando su movimiento

lateral, que al encontrar una roca permeable aflora en superficie.

UENTES TERMALES < G=ISERES

1e denomina fuente o manantial, cualquier salida natural del agua

subterránea a la superficie terrestre. Estas fuentes se diferencias

entre s no solo por la magnitud de su volumen de afloramiento,

sino por tambin por el grado de mineralización del agua -iones en

solución# y por la temperatura de sta.


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!e#te ter)a%/ Está dentro de un rango de (F y GF0 más que la

temperatura media anual del aire para las localidades donde

aparecen.

A!a )i#era% #at!ra%/ 1i contienen más de "222 mg:l de sales

disueltas o $'2 mg:de gases de 0/$.

La gran mayora de estas fuentes tienen como origen el

enfriamiento de las rocas gneas tanto plutónicas como volcánicas.

1i se eleva a la superficie, el agua puede emerger como una

fuente termal.

Los 'iseres. 1on fuentes termales intermitente en las cuales lascolumnas de agua son expulsadas con gran fuerza a diversos

intervalos, alcanzando a menudo %2 &2 m en el aire, despus de

cesar el chorro de agua, se lanza una columna de vapor

normalmente con un ruido atronador.


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"a#os $onterrey % !uara&.


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"a#os del 'nca % a(amarca.


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0aso tpico del /ld faithful del arque Iacional de JelloKstone en

;15, que hace erupción una vez por hora.

Los giseres se encuentran donde existen grandes cámaras

subterráneas dentro de las rocas gneas caliente e incluso cuando el

agua fra alcanza estas cámaras se calientes gracias a las rocas

circundantes.

PROBLEMÁTICA EN EL USO DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS.El agua subterránea es un recurso natural valioso que se explota sin

ninguna consideración a los efectos de su abuso y mal empleo.

". *escenso del nivel freático, lo cual hace que los pozos se agoten.

$. rdida de la presión hidrostática, causante de que los pozos quetenan flu)o libre deban ser bombeados.

%. nvasión de agua salada.

&. Hundimientos.

'. 0ontaminación de agua subterránea.


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Desce#so "e% #i,e% $re*tico. Extraer el agua subterránea a una

tasa significativamente mayor que de la su reemplazo por recarganatural o artificial puede tener efectos graves.

I#,asió# "e a!a sa%a"a. 0uando se extrae grandes cantidades

de agua subterránea de sedimentos y rocas sedimentarias mal

consolidadas se reduce la presión del agua entre los granos, y el

peso de los materiales superiores hacen que los granos se

compriman ello arro)a como resultado el hundimiento del terreno.


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>!#"i)ie#tos. 0uando se extrae grandes cantidades de agua

subterránea de sedimentos y rocas sedimentarias mal consolidadas se

reduce la presión del agua entre los granos, y el peso de los

materiales superiores hacen que los granos se compriman ello arro)a

como resultado el hundimiento del terreno.

Co#ta)i#ació#. La contaminación de las aguas subterráneas es una

cuestión seria, en particular en las regiones donde los acuferos

proporcionan una parte del suministro de agua. ;n origen com+n de la

contaminación es la de los subproductos industriales, las aguas

residuales, los rellenos sanitarios, los sitios de depositación de

desechos tóxicos y la agricultura.

Las fosas spticas liberan lentamente las aguas residuales al terreno

donde se descomponen por oxidación.


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