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Controles de la profundidad de cuevas y flujos de agua subterránea basados en la estratigrafía de rocas: Observaciones en cuevas secas e inundadas en Quintana RooSimon Richardswww.cave-exploration.comOctubre 2006FORO ESTATAL DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y DESARROLLO TECNOLÓGICO“EL SISTEMA HIDROLÓGICO DE QUINTANA ROO”
Introducción Objetivos www.cave-exploration.com Introducción Resúmen
Objetivos Observaciones estratigráficas Posibles impactos en la hidrología Técnicos Futuras investigaciones Importancia de las observaciones kársticas y la exploración de cuevas como parte de un macro-programa de estudios ambientales integrados Proceso
Colaboraciones Otros exploradores cave-exploration.com Intercambio de información Investigadores Grupos de Conservación DonnaRichards SimonRichards Exploración Cuevas sub-aereas Cuevas sumergidas Morfología Documentación Informes Fotografía Video Mapas y esquemas Perfiles acuáticos
Capas endurecidas en zona de 90 km x 3 km Resúmen Más duras / menos permeables que unidades adyacentes Observaciones Frecuentemente conforman los techos de las cuevas Posible factor controlador en la profundidad a la cual se encuentran las cuevas, por lo menos cerca a la costa Posible factor controlador en la infiltración de agua superficial Implicaciones Puede ser parte de una barrera costera subterránea Impacto de los sistemas de alcantarillado y tratamiento de aguas residuales Importancia Impacto proveniente del desarrollo de puertos costeros Modelo numérico hidrológico
Contexto Hidrológico Modelo hidrológico tradicional Resultados de Beddows 2004
Modelo Hidrológico Tradicional El modelo tradicional asume que la roca es un medio uniforme, y no toma en cuenta la existencia de cuevas ni variaciones en la permeabilidad de las capas de roca [Modificado de Cooper 1964 en Beddows 2004]
Resultados Beddows 2004 Lineal, como resultado del flujo por conductos, en vez de cuadrático, como flujo difuso ? Anomalías cerca a la costa [Interpretación y representación compuesta basada en Beddows 2004]
Geología Zona de exploración Información básica Geología Estratigrafía
Geología [Compilado de Weidie 1985 & Ward 1985 en Beddows 2004, NASA/JPL]
Perfiles Transversales [Ward 1985 enBeddows 2004] [Rodriguez 1982en Beddows 2004]
Observaciones Geológicas Capas endurecidas -> caliche Observaciones Observaciones de la estratigrafía subterránea Observaciones de los depósitos eólicos Anexo
Capa superficial: 10 cm – 1m de espesor en la mayoría o totalidad de la zona Observaciones de la Capa Superficial Densa, de baja porosidad y permeabilidad Intensamente fracturada a escala ~1 m; pero algunas zonas aún intactas Cerca a la costa actual – grandes cabezas de coral, indicando proveniencia arrecifal Costa adentro – de grano fino con menor cantidad de corales y mejor cementada; origen probable de lodos calcareos (no arrecifales)
Capa Superficial - Sian Ka’an [Foto base: INEGI]
Techos blancos y planos Observaciones Subterráneas Estratos blancos: 0.5-1.5 m de espesor Principalmente a ~10-11m de profundidad; igualmente a ~4-6 m Aparentemente semejantes a estratos adyacentes, pero estructuralmente más condensados Aparentemente menos fáciles de disolver, contrario a unidades supra- y sub-yacentes De grano fino, con conchas pequeñas enteras y fragmentadas; muy bien cementada
Observaciones Subterráneas ~1 METRE
Observaciones Hidrológicase Interpretación Perfiles en Aktun Ha (“Carwash”) Anomalías en la profundidad de la zona de mezcla cerca a la costa Morfología y configuración de los manantiales
INFILTRACIÓN DE AGUA CON BAJO CONTENIDO DE SALINIDAD Aktun Ha - Conductividad [-> Salinidad] [Beddows 2006 com. pers.]
INFILTRACIÓN DE AGUA CON BAJO CONTENIDO DE OXIGENO DISUELTO Aktun Ha - Oxigeno Disuelto [Beddows 2006 com. pers.]
LAS CAPAS ENDURECIDAS PUEDEN RETARDAR LA INFILTRACIÓN DEL AGUA SUPERFICIAL Interpretación EL AGUA SALADA PROFUNDA TIENE UNA TRAYECTORIA DIFFERENTE
Profundidad de la Zona de Mezcla GRADIENT 1.45 m/km c.f. UP TO ~5 m/km TRANSVERSE GRADIENT BETWEEN SOME NEAR COAST OBSERVATIONS COASTAL INTERCEPT = 9.36 m [Base: Beddows 2004]
QUIEBRE EN LA CAPA ENDURECIDA DETERMINA LA PROFUNDIDAD DEL CONDUCTO Y EL ESPESOR DEL FWL (OJO DE AGUA DULCE) Interpretación
Manantiales Costeros Flujos de agua fría son comunes en la zona de rompientes Después del huracán Wilma, manantiales y fuentes de agua aparecieron en varios sitios Las trayectorias de los flujos incluyen flujo sub-aéreo desde los cenotes, fuentes de agua en capa superficial fracturada y apertura de conductos previamente bloqueados por arena Con base en la temperatura y salinidad, la fuente del agua parece ser kárstica y no proveniente de precipitación reciente
Manantiales Costeros [Foto base: INEGI] [Foto cortesía Daniel Diamante]
Manantiales Costeros Gary Walten / Locogringo.com Gary Walten / Locogringo.com
Manantiales Costeros Gary Walten / Locogringo.com Gary Walten / Locogringo.com
BLOQUEO DE LAS TRAYECTORIAS DE LOS CONDUCTOS SUPERFICIALES CREA UN FLUJO DE RESISTENCIA E INCREMENTA EL FWL Interpretación EL ESPESOR DEL FWL SE DETERMINA POR LA PROFUNDIDAD DE LA APERTURA A MAYOR PROFUNDIDAD Y/O LA RESISTENCIA PRODUCIDA EN LA TRAYECTORIA MÁS CERCANA A SUPERFICIE
Consecuencias por Remoción de Barrera Costera EL RESULTADO CONSISTE EN UN FLUJO MÁS SUPERFICIAL Y UN FWL (OJO DE AGUA DULCE) MÁS DELGADO
Significado Hidrológico Variación espacial y temporal en la infiltración y recarga de acuífero Flujo de aguas residuales Contaminación de las playas Disminución del volúmen de agua dulce por consumo y/o destrucción de la barrera costera Modelo numérico hidrológico
