Hidroestratigrafia del ventall deltaic de Sant del Munt (eocè migsuperior.Conca de l’Ebre).

Abstract

L’estudi integrat de la hidrologia subterrània, la geologia i l’estratigrafia del ventall deltaic fòssil del massís de Sant Llorenç del Munt (Eocè, província Barcelona) ha permès definir el model hidrogeològic conceptual. Aquest contribueix a la comprensió del funcionament hidrodinàmic d’aquest tipus de sistemes, condicionats directa o indirectament per l’estratigrafia. Per a la caracterització hidrogeològica s’han realitzat diversos assajos de bombeig, s’ha estudiat l’evolució piezomètrica, s’han definit les fàcies hidroquímiques i s’han analitzat isòtops ambientals (δ2H i δ18O). A nivell geològic s’ha realitzat una cartografia a escala 1:25.000, s’han definit les unitats estratigràfiques i les seves relacions, s’ha correlacionat el registre litològic de pous i s’han elaborat 4 talls geològics del massís. S’han reconegut 10 unitats lito-hidroestratigràfiques, corresponents a diversos ambients sedimentaris. La part al·luvial esta formada per bretxa de clasts paleozoics (Bp), conglomerat clast-sostingut poligènic (Cp), conglomerat clast-sostingut carbonàtic (Cc), conglomerat matriu-sostingut poligènic (Cmp), conglomerat matriu-sostingut carbonàtic (Cmc) i gres i lutita vermells (GLv). La part marina està constituïda per conglomerat gris (Cg), gres gris (Gg), lutita gris (Lg) i calcària i marga (CM). La disposició estratificada del conjunt pren un cabussament general cap al NO. A nivell hidrogeològic s’ha constatat una permeabilitat per fracturació que desenvolupa aqüífers en conglomerat (Cp, Cc, Cg) i gres gris (Gg) classificats com a pobres, quelcom permeables. S’han establert 5 grups hidroquímics que han permès explicar l’evolució del flux al llarg del ventall deltaic, juntament amb les dades isotòpiques i estratigràfiques que han determinat les principals zones de recàrrega. El flux evoluciona des d’hidrofàcies bicarbonatades càlciques a la zona de ventall al·luvial cap a composicions enriquides en sodi i empobrides en calci cap a les parts profundes del mateix ambient. Aquests nivells aqüífers es recarreguen per precipitació directe al massís conglomeràtic. Els nivells més superficials tendeixen a ser drenats per les rieres mentre que els aqüífers més profunds es troben relativament confinats per litofàcies de gres i lutita vermells (GLv). Localment trobem conglomerats progradants que arriben fins a la part marina i recarreguen els nivells de gresos grisos de front deltaic (Gg). Les dades isotòpiques indiquen que els nivells aqüífers del front deltaic també es recarreguen a partir dels cursos d’aigua superficial. Al llarg d’aquesta unitat l’aigua s’enriqueix progressivament en magnesi i sulfat procedent de les mateixes litofàcies marines. En profunditat l’aigua subterrània es van enriquint en sodi i clor, a mida que perd calci, fins arribar als nivells aqüífers més profunds confinats per les litofàcies de lutita gris (Lg). Així, l’arquitectura sedimentària condiciona la hidrodinàmica del sistema, de manera que existeixen 4 unitats hidrogeològiques ben diferenciades. La primera unitat és un sistema aqüífer format per conglomerat de ventall al·luvial proximal (principalment litofàcies Cp, Cc). La segona unitat està formada pel cinturó de fàcies del ventall al·luvial distal (GLv) funcionant com aqüitard, tot i que puntualment hi apareguin conglomerats progradants. La tercera unitat és sistema aqüífer constituït per les fàcies de front deltaic (Cg, Gg), molt condicionada pel relleu i l’encaixament de les rieres. La darrera unitat està constituïda per les fàcies de prodelta (Lg) i funciona com aqüitard. Els principals sistemes aqüífers estan desenvolupats pel confinament de les litofàcies més permeables interdigitades amb els materials menys permeables. Aquest model hidroestratigràfic permet entendre com els principals elements estratigràfics i geològics condicionen la hidrodinàmica subterrània, permetent una millor gestió dels recursos hídrics en aquest tipus de sistemes.

El estudio integrado de la hidrogeología subterránea, la geología y la estratigrafía del abanico deltaico fósil del macizo de Sant Llorenç del Munt (Eoceno, provincia de Barcelona) ha permitido definir el modelo hidrológico conceptual. Éste contribuye a la comprensión del funcionamiento hidrodinámico de este tipo de sistemas, condicionados directa o indirectamente por la estratigrafía. Para la caracterización hidrogeológica se han realizado diversos ensayos de bombeo, se ha estudiado la evolución piezométrica, se han definido las facies hidroquímicas y se han analizado isótopos ambientales (δ2H i δ18O). A nivel geológico se ha realizado una cartografía a escala 1:25.000, se han definido las unidades estratigráficas y sus relaciones, se ha correlacionado el registro litológico de pozos y se han elaborado 4 cortes geológicos del macizo. Se han reconocido 10 unidades lito-hidroestratigráficas, correspondientes a varios ambientes sedimentarios. La parte aluvial está formada por brecha de clastos paleozoicos (Bp), conglomerado clasto-sostenido poligénico (Cp), conglomerado clasto-sostenido carbonático (Cc), conglomerado matriz-sostenido poligénico (Cmp), conglomerado matriz-sostenido carbonático (Cmc) y arenisca y lutita rojos (GLv). La parte marina está constituida por conglomerado gris (Cg), arenisca gris (Gg), lutita gris (Lg) y caliza y marga (CM). La disposición estratificada del conjunto toma un buzamiento general hacia el NO. A nivel hidrogeológico se ha constatado una permeabilidad por fracturación que desarrolla acuíferos en conglomerado (Cp, Cc, Cg) y arenisca gris gris (Gg) clasificados como pobres, algo permeables. Se han establecido 5 grupos hidroquímicos que han permitido explicar la evolución del flujo a lo largo del abanico deltaico, junto con los datos isotópicos y estratigráficos que han determinado las principales zonas de recarga. El flujo evoluciona desde hidrofácies bicarbonatadas cálcicas en la zona de abanico aluvial hacia composiciones enriquecidas en sodio y empobrecidas en calcio hacia las partes profundas del mismo ambiente. Estos niveles acuíferos se recargan por precipitación directa en el macizo conglomerático. Los niveles más superficiales tienden a ser drenados por los arroyos mientras que los acuíferos más profundos se encuentran relativamente confinados por litofacies de arenisca y lutita rojos (GLv). Localmente encontramos conglomerados progradantes que llegan hasta la parte marina y recargan los niveles de areniscas grises del frente deltaico (Gg). Los datos isotópicos indican que los niveles acuíferos del frente deltaico también se recargan a partir de los cursos de agua superficial. A lo largo de esta unidad el agua se enriquece progresivamente en magnesio y sulfato procedente de las mismas litofacies marinas. En profundidad el agua subterránea se va enriqueciendo en sodio y cloro, a medida que pierde calcio, hasta llegar a los niveles acuíferos más profundos confinados por las litofacies de lutita gris (Lg). Así, la arquitectura sedimentaria condiciona la hidrodinámica del sistema, de manera que existen 4 unidades hidrogeológicas bien diferenciadas. La primera unidad es un sistema acuífero formado por conglomerado de abanico aluvial proximal (principalmente litofácies Cp, Cc). La segunda unidad esté formada por el cinturón de facies de abanico aluvial distal (GLv) funcionando como acuitardo, a pesar que puntualmente esté atravesado por conglomerados progradantes. La tercera unidad es el sistema acuífero constituido por las facies de frente deltaico (Cg, Gg), muy condicionada por el relieve y el encajamiento de los arroyos. La última unidad está constituida por las facies de prodelta (Lg) y funciona como acuitardo. Los principales sistemas acuíferos están desarrollados por el confinamiento de las litofácies más permeables interdigitadas con los materiales menos permeables. Este modelo hidroestratigráfico permite comprender como los principales elementos estratigráficos y geológicos condicionan la hidrodinámica subterránea, permitiendo una mejor gestión de los recursos hídricos en este tipo de sistemas.

A conceptual hydrogeologic model of the fossil alluvial fan of the Sant Llorenç del Munt massif (Eocene, Barcelona province) has been defined after the integration of groundwater hydrology, geology and stratigraphy. This conceptual model contributes to a better understanding of the hydrodynamic behavior this kind of systems directly or indirectly controlled by the stratigraphy. For the hydrogeological characterization several pumping tests were conducted, the evolution of piezometric evolution has been studied, hydrochemical facies have been defined and environmental isotopes (δ2H and δ18O) have been analyzed. In terms of geology, a 1:25.000 scale mapping has been carried out, the stratigraphic units and their relations have been defined, the lithological record of wells has been correlated and four geological cross sections have been built up. 10 lito-hidroestratigraphic units have been recognized, which correspond to different sedimentary environments. The alluvial part is build up by: brecchia of Paleozoic clasts (Bp), clast-supported polygenic conglomerate (Cp), clast-supported carbonate conglomerate (Cc), matrix-supported polygenic conglomerate (Cmp), matrix-supported carbonate conglomerate (Cmc) and red sandstone and mudstone (GLv). The marine part consists of gray conglomerate (Cg), gray sandstone (Gg), gray mudstone (Lg) and limestone and marl (CM). The stratified set dips towards the NW. In terms of hydrogeology, hydraulic conductivity due to fracturing provide aquifers in conglomerates (Cp , Cc , Cg) and gray sandstone (Gg) classified as poor, somewhat permeable. 5 hydrochemical groups have been established which allow explaining the evolution of the flow throughout the fan delta. Together with isotopic and stratigraphic data the main recharge areas have been determined. The flow evolves from calcium bicarbonate hydrofacies in the area of alluvial fan to compositions enriched in sodium and reduced in calcium into the deep parts of the same environment. These aquifers levels are recharged by direct precipitation in the conglomeratic massif. The most superficial levels tend to be drained by streams while deeper aquifers are relatively confined by red sandstone and mudstone lithofacies ( GLv). Prograding conglomerates locally reach the marine levels and recharge gray sandstones of the delta front (Gg) levels. The isotopic data indicate that the aquifer levels of the delta front are also recharged by surface water. Throughout this unit water gets progressively enriched in magnesium and sulfate from the same marine litofacies. Groundwater gets progressively enriched in sodium and chlorine, as they lose calcium until reaching deeper aquifer levels that are confined by the grey mudstone litofacies (Lg). Thus, the sedimentary architecture affects the hydrodynamics of the system giving as a result four distinct hydrogeological units. The first unit is a conglomerate aquifer system that consists of proximal alluvial fan (mainly litofacies Cp, Cc). The second unit is formed by the distal alluvial fan facies (GLv) that works as an aquitard, although occasionally prograding conglomerates cut it. The third aquifer system unit is constituted by the delta front facies (Cg, Gg), highly influenced by the relief and streams entrenchment. The last unit consists of prodelta facies (Lg) that also works as an aquitard. The main aquifer systems are developed by confinement of the most permeable litofacies interfingering with less permeable materials. This hydrostratigraphic model allows understanding how the main stratigraphic and geologic elements condition groundwater flow and allow an enhanced water resource management in such systems.