Todas las entradas por finamunoz

La huella de las rocas en el viaje subterráneo del agua

Texto: Fina Muñoz Sanz y Ana Isabel Casado Gómez

Ilustradora: Ana Isabel Casado Gómez

El agua es un líquido vital. Constituye aproximadamente el 60 % del cuerpo humano, cubre en torno al 71 % de la superficie de nuestro planeta y es imprescindible para que tengan lugar las reacciones metabólicas en el interior de las células. Su presencia es, por tanto, un criterio fundamental a la hora de valorar si en un planeta existe o ha existido vida. Quizá por ello solemos decir que “donde hay agua, hay vida”, aunque sería más preciso afirmar que “donde hay vida, hay agua”.

Como ya explicamos en el post dedicado a la formación de los océanos, existen varias hipótesis sobre el origen del agua en la Tierra. Algunas proponen un aporte externo mediante cometas o meteoritos, mientras que otras plantean que los impactos a alta velocidad habrían favorecido la combinación de átomos de oxígeno e hidrógeno durante las primeras etapas de formación del planeta.

¿POR QUÉ ES UN LÍQUIDO ESPECIAL?

Las propiedades del agua como sustancia son especialmente singulares. Analizar algunas de ellas, como su densidad anómala (fig. 1), permite comprender fenómenos tan llamativos como la formación de los icebergs. A diferencia de la mayoría de las sustancias, el agua en estado líquido es más densa que en estado sólido, alcanzando su densidad máxima a 4 °C.

Figura 1. La imagen es una ilustración educativa que explica la densidad anómala del agua. En la parte superior aparece el título “Densidad Anómala del Agua”, escrito con letras claras y bien contrastadas.

La escena principal muestra un paisaje acuático frío. En la superficie del agua se observa un gran iceberg de color blanco y azul claro, flotando. Solo una pequeña parte del iceberg sobresale por encima del agua, mientras que la mayor parte se encuentra sumergida, mostrando que el hielo flota.

Bajo la superficie del agua, el color es más oscuro y se aprecia la parte sumergida del iceberg, mucho más grande que la visible. En esta zona aparecen varios peces nadando, lo que indica que, aunque la superficie esté congelada, el agua inferior permanece líquida y permite la vida.

A la derecha de la imagen hay un gráfico que relaciona la densidad del agua con la temperatura. El eje vertical indica la densidad y el eje horizontal la temperatura en grados Celsius, desde valores negativos hasta unos 20 grados. La curva del gráfico tiene forma de colina y alcanza su punto máximo a 4 grados Celsius, marcado con un punto destacado. Esto señala que el agua alcanza su máxima densidad a esa temperatura.

El conjunto de la imagen transmite la idea de que el agua no se comporta como la mayoría de las sustancias: al enfriarse por debajo de 4 grados, su densidad disminuye, lo que permite que el hielo flote y que el agua más densa quede en el fondo, protegiendo a los seres vivos en ambientes fríos.

Así que, la imagen explica de forma visual por qué los lagos y mares pueden congelarse en la superficie sin helarse por completo, gracias a la densidad anómala del agua.
Figura 1. Densidad anómala del agua.
El agua alcanza su densidad máxima a 4 °C, de modo que el hielo (agua en estado sólido) es menos denso y flota sobre el agua líquida. Este comportamiento anómalo explica la formación de icebergs y permite que, bajo la capa de hielo superficial, el agua permanezca líquida, posibilitando la vida acuática en ambientes fríos.

Otra propiedad destacable es la elevada cohesión entre sus moléculas, lo que le aporta una alta tensión superficial (fig. 2). Los enlaces covalentes del agua, reforzados por los puentes de hidrógeno (fuerzas de Van der Waals), hacen que las moléculas se mantengan fuertemente unidas. Gracias a esta cohesión, algunos insectos, como los zapateros (Gerris lacustris), pueden desplazarse sobre la superficie del agua sin hundirse.

Figura 2. Ilustración de un insecto zapatero desplazándose sobre la superficie del agua sin hundirse. Junto a él se muestra un esquema ampliado de moléculas de agua unidas entre sí mediante puentes de hidrógeno. La imagen representa la tensión superficial del agua, causada por la fuerte cohesión entre sus moléculas, que permite que pequeños organismos se mantengan sobre su superficie.
Figura 2. Tensión superficial del agua.
La fuerte cohesión entre las moléculas de agua, debida a los enlaces covalentes y reforzada por los puentes de hidrógeno, genera una elevada tensión superficial. Esta propiedad permite que pequeños organismos, como los insectos zapateros, puedan desplazarse sobre la superficie del agua sin hundirse.

Asimismo, el agua presenta una notable capacidad de adhesión a otras superficies. Este fenómeno que llamamos capilaridad (fig. 3), puede observarse, por ejemplo, en las paredes de un tubo de ensayo o en los vasos conductores de las plantas, por los que la savia bruta asciende desde las raíces hasta las hojas.

Figura 3. La imagen es una ilustración didáctica que explica el proceso de capilaridad y el ascenso de la savia bruta en una planta. Tiene un estilo sencillo, con colores suaves y formas claras, pensada para fines educativos.

En la parte superior aparece la palabra “Capilaridad”, que nombra el fenómeno que se quiere explicar. En el centro de la imagen se ve una planta verde con varias hojas, creciendo hacia arriba desde el suelo. El tallo es recto y de color verde claro.

Debajo de la superficie del suelo se representa el sistema de raíces, extendido y ramificado. El suelo aparece seccionado, mostrando piedras y partículas de tierra en tonos marrones. Entre las raíces y el suelo se observan pequeños puntos azules que representan el agua presente en el terreno.

Desde el suelo hacia el interior de las raíces entran flechas y gotas azules, indicando la absorción de agua por la planta. A lo largo del tallo se dibuja un conducto vertical por el que ascienden flechas azules hacia arriba. Junto a este conducto aparece el texto “Savia bruta”, señalando el movimiento ascendente del agua y las sales minerales desde las raíces hasta las hojas.

Las flechas apuntan hacia arriba para mostrar que, gracias a la capilaridad, la savia bruta sube por el interior de la planta contra la gravedad. En la parte superior, las hojas se presentan sanas y verdes, indicando que reciben el agua necesaria para su funcionamiento.

En conjunto, la imagen explica de forma visual cómo el agua del suelo entra por las raíces y asciende por el tallo hasta las hojas mediante el proceso de capilaridad, facilitando la comprensión del transporte interno del agua en las plantas.
Figura 3. Capilaridad del agua.
La combinación de las fuerzas de cohesión entre las moléculas de agua y de adhesión a las superficies sólidas permite el ascenso del agua por conductos estrechos. Este fenómeno, conocido como capilaridad, resulta esencial en las plantas, ya que posibilita el transporte de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas.

Por último, y no menos importante, destaca su gran poder disolvente. Debido al carácter dipolar de la molécula de agua, la carga eléctrica se distribuye de manera desigual, con una región ligeramente positiva y otra negativa. Esta característica permite disolver compuestos iónicos y polares, lo que convierte al agua en un medio fundamental para el transporte de sustancias. Por ejemplo la sal común (NaCl) en agua, se disuelve liberando iones Na⁺ y Cl⁻ (fig. 4).

Figura 4. Esquema de moléculas de agua rodeando iones sodio y cloruro. Las moléculas de agua se orientan de forma diferente según la carga del ion. La imagen muestra cómo el carácter dipolar del agua permite separar y mantener en disolución los iones de una sal, explicando su gran poder disolvente.
Figura 4. Gran poder disolvente del agua.
El carácter dipolar de la molécula de agua, con una distribución desigual de cargas eléctricas, permite la atracción y estabilización de iones con carga positiva y negativa. Esta propiedad facilita la disolución de compuestos iónicos, como el cloruro sódico, al rodear y separar los iones sodio (Na⁺) y cloruro (Cl⁻), haciendo posible su transporte en disolución.
Figura 5. Esquema comparativo de dos átomos: uno con carga positiva y otro con carga negativa. El primero ha perdido electrones y se identifica como catión; el segundo ha ganado electrones y se identifica como anión. La imagen explica visualmente cómo se forman los iones, un proceso clave para entender la disolución de sales en el agua.
Figura 5. Formación de cationes y aniones.
Un ion es un átomo o molécula que adquiere carga eléctrica al ganar o perder electrones. Cuando un átomo pierde uno o más electrones, queda con carga positiva y se denomina catión; cuando los gana, adquiere carga negativa y se denomina anión. Este proceso es fundamental para comprender la disolución de sales y la composición química de las aguas naturales.

EL RECORRIDO DE UNA GOTA DE AGUA

Tras la evaporación del agua de los océanos, el vapor se condensa y forma nubes que precipitan sobre la superficie terrestre. Parte de esta agua se infiltra en el subsuelo, empapando las rocas y dando lugar a los acuíferos. Un acuífero es una formación geológica capaz de almacenar y transmitir agua a través de sus poros y fracturas.

La infiltración del agua de lluvia hasta los acuíferos es un proceso lento que atraviesa los distintos horizontes del suelo. Aunque el agua no es completamente pura —puede contener partículas en suspensión, microorganismos o gases disueltos—, durante su recorrido subterráneo interactúa con los materiales que encuentra, modificando progresivamente su composición química. De este modo, cuando el ciclo natural del agua (fig. 6) se ve interrumpido por la captación humana mediante fuentes o pozos, el agua puede utilizarse, entre otros usos, como agua para consumo humano.

Figura 6. La imagen es un esquema ilustrado del ciclo natural del agua, presentado de forma panorámica y a color. En la parte superior aparece el título “El Ciclo del Agua”. En la esquina superior izquierda se ve el logotipo del USGS (Servicio Geológico de Estados Unidos). El fondo representa un paisaje amplio con cielo, montañas, ríos, lagos, océanos y zonas subterráneas.

En la parte superior derecha se muestra el Sol, que aporta la energía necesaria para el ciclo. Desde los océanos, lagos y ríos ascienden flechas que indican la evaporación, es decir, el paso del agua líquida a vapor. También se representa la evapotranspiración, que es el vapor de agua liberado por plantas y animales.

En la atmósfera, el vapor de agua se enfría y forma nubes mediante el proceso de condensación. Desde las nubes descienden flechas que indican la precipitación, que puede caer en forma de lluvia, nieve o granizo sobre montañas, suelos, ríos, lagos y océanos. En las zonas altas se observan hielo, nieve y glaciares, así como vapor volcánico.

Parte del agua que cae sobre la superficie fluye por el terreno como escorrentía, alimentando ríos y lagos, que finalmente llevan el agua hacia los océanos. Otra parte del agua penetra en el suelo mediante la infiltración, destacada en la imagen con un recuadro amarillo. Esta agua pasa a formar parte del agua subterránea, que se almacena bajo tierra y puede desplazarse lentamente hasta salir de nuevo a la superficie en manantiales, ríos o directamente al mar.

El esquema también muestra procesos como la sublimación (paso del hielo directamente a vapor), la desublimación, la formación de rocío y niebla, y la circulación del agua en humedales, lagos salinos y corrientes oceánicas.

En la parte inferior se representa el subsuelo, con flechas que indican el movimiento del agua subterránea y su descarga hacia ríos y océanos. Todo el diagrama está conectado por flechas azules que muestran que el agua se mueve continuamente entre la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo.

En conjunto, la imagen explica de manera visual y completa cómo el agua circula de forma continua en la naturaleza, sin intervención humana, pasando por distintos estados y reservorios.
Figura 6. El ciclo natural del agua.
Esquema del ciclo hidrológico que muestra los principales procesos de circulación del agua entre la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo, incluyendo evaporación, condensación, precipitación, escorrentía, infiltración y flujo subterráneo. Este ciclo continuo regula la distribución del agua en la Tierra y es esencial para el mantenimiento de los ecosistemas y de la vida.
Modificado de U.S. Geological Survey (USGS).

Estos iones permiten clasificar las aguas minerales según su composición química. Entre las más habituales se encuentran las aguas cálcicas, sódicas, magnésicas, bicarbonatadas, cloruradas o combinaciones iónicas varias.

Según la cantidad total de iones disueltos, las aguas minerales se clasifican en aguas de mineralización muy débil, débil, media o fuerte, en función del residuo seco (BOE n.º 16, de 19 de enero de 2011). Si el agua estuviera compuesta exclusivamente por H₂O, sería un líquido inodoro e insípido; sin embargo, el agua que consumimos presenta determinadas propiedades organolépticas. De este modo, la mineralización establece un vínculo directo entre la química del agua y su sabor u olor.

Las etiquetas de las botellas de agua mineral (fig. 7) proporcionan información detallada sobre el producto. Además de indicar la localización y denominación del manantial, las empresas embotelladoras están obligadas a realizar análisis periódicos de control de calidad, en los que se especifica la concentración de las sustancias disueltas y el laboratorio responsable del análisis.

Figura 7. Imagen de la etiqueta de una botella de agua mineral donde se detallan los valores del residuo seco y la concentración de distintos iones, como calcio, sodio o bicarbonato, expresados en miligramos por litro. También se indica el manantial de origen y el laboratorio que realizó el análisis. La figura muestra qué información química aporta una etiqueta de agua mineral.
Figura 7. Etiqueta de agua mineral natural y composición química.
Ejemplo de etiqueta de agua mineral en la que se detalla el residuo seco y la concentración de los principales iones disueltos, expresados en mg/L, junto con la fecha y el laboratorio responsable del análisis, así como la localización del manantial de origen. Esta información permite conocer el grado de mineralización del agua y relacionar su composición química con sus propiedades organolépticas.

El residuo seco es uno de los parámetros más relevantes y se refiere al peso del material obtenido tras evaporar un litro de agua, generalmente a unos 180 °C. Se expresa en mg/L y constituye un indicador directo del grado de mineralización, influyendo de forma notable en el sabor del agua (tabla 1).

MINERALIZACIÓN DEL AGUA MINERALRESIDUO SECO (mg/L)
Muy débilHasta 50
Débil50-500
Media500-1500
Fuertemás de 1500
Tabla 1: tipo de mineralización del agua mineral en función del residuo seco (mg/L), según BOE de 16 de enero de 2011.

Otro parámetro relacionado con el contenido mineral es la dureza del agua, definida como su capacidad para consumir jabón o producir incrustaciones. La dureza depende principalmente de la concentración de iones alcalinotérreos, especialmente calcio y magnesio, y está relacionada con la presencia de carbonatos disueltos. Es un parámetro utilizado en las instrucciones de las lavadoras, con diferencias en todo el territorio español (fig. 8) influenciadas en parte por la naturaleza geológica del terreno.

Figura 8. Mapa de dureza estimada del agua de distribución pública de España, similar al que incluyen las instrucciones de una lavadora doméstica. Modificado de Idris

Las aguas de mineralización media o fuerte se denominan aguas duras, mientras que las de mineralización débil se conocen como aguas blandas. Estos conceptos son habituales en ámbitos como la fontanería, ya que la dureza del agua influye en la formación de cal en las tuberías y en la eficacia de los detergentes; un agua dura dificulta la acción del jabón, lo que obliga a aumentar la cantidad de detergente para lograr una limpieza adecuada (fig. 9).

Figura 9. Tabla gráfica de dosificación de detergente para lavadora según la dureza del agua y el grado de suciedad de la ropa. Se indica que las aguas duras requieren mayor cantidad de detergente que las aguas blandas. La imagen relaciona la dureza del agua con la eficacia del lavado y el consumo de productos de limpieza.
Figura 9. Relación entre la dureza del agua y la dosificación de detergente.
Ejemplo de recomendaciones de dosificación de detergente en función de la dureza del agua y del grado de suciedad de la ropa. Las aguas duras, con mayor contenido en calcio y magnesio, requieren una mayor cantidad de detergente para lograr una limpieza eficaz, mientras que las aguas blandas permiten reducir la dosis necesaria.

¿PERO DE DÓNDE VIENEN ESOS MINERALES DISUELTOS?

Antes de ser embotellada, el agua de un manantial ha circulado por formaciones rocosas denominadas acuíferos, disolviendo minerales a lo largo de su recorrido, los componentes de la roca. No obstante, no existe una relación directa y sencilla entre el tipo de roca y la composición química del agua, ya que esta interacción depende además de numerosos factores, entre ellos:

  • las condiciones climáticas
  • el grado de alteración de la roca
  • el tiempo de contacto agua-roca
  • la permeabilidad del material
  • la longitud del recorrido subterráneo
  • la alterabilidad de los minerales

En términos generales, el paso del agua por las rocas deja una “huella” en forma de iones disueltos. Aunque es difícil establecer valores exactos, puede enunciarse una relación cualitativa: rocas duras suelen dar lugar a aguas blandas, mientras que rocas más alterables generan aguas más duras. Cuanto más fácilmente se altera una roca, mayor es la cantidad de iones que puede ceder al agua (fig. 10).

Infografía sobre fondo negro con dos flechas horizontales:

Arriba, una flecha grande hacia la derecha con el texto “ALTERABILIDAD DE LA ROCA”. En el extremo izquierdo aparece un signo menos (–) y en el derecho un más (+), indicando un aumento de alterabilidad de izquierda a derecha.

Abajo, otra flecha grande hacia la derecha con el texto “MINERALIZACIÓN DEL AGUA”, también con (–) a la izquierda y (+) a la derecha, indicando que la mineralización del agua aumenta en el mismo sentido.

Entre ambas flechas hay tres columnas (izquierda, centro y derecha):

Columna izquierda (baja alterabilidad / baja mineralización): arriba hay una roca gris moteada. Debajo, una gota vacía (o casi sin color) y una flecha vertical azul claro apuntando hacia una gota inferior con muy poca agua coloreada.

Columna central (alterabilidad y mineralización medias): arriba hay una roca con bandas o vetas oscuras y claras. Debajo, una gota y una flecha vertical naranja hacia una gota inferior con cantidad intermedia de agua coloreada en tono amarillento/anaranjado.

Columna derecha (alta alterabilidad / alta mineralización): arriba hay una roca clara, blanquecina. Debajo, una gota y una flecha vertical roja hacia una gota inferior con mayor cantidad de agua coloreada (más intensa y ocupando más volumen).

La idea visual es que, al pasar de izquierda a derecha, la roca es más alterable y el agua resultante aparece progresivamente más mineralizada.
Figura 10: Esquema que relaciona la alterabilidad de la roca (de menor a mayor) con la mineralización del agua (de menor a mayor): tres rocas en la parte superior y tres gotas de agua debajo; a mayor alterabilidad, el agua aparece más mineralizada (más “cargada” de sales).

Sin embargo, esta distinción no es absoluta. Existen calizas o areniscas muy compactas que se alteran con dificultad, de forma similar a algunas rocas ígneas o metamórficas. Además, diferentes tipos de roca pueden originar composiciones hidroquímicas similares, como ocurre con calizas y mármoles, ambos ricos en carbonatos.

Si unimos las rocas por donde pasa el agua con las propiedades derivadas de los iones disueltos que contiene, se puede aplicar ciertas conclusiones en muchos fenómenos relacionados con la calcificación de conducciones de aguas, descalcificadores domésticos o el uso del jabón para lavadoras. El sabor del agua es otra de las características que pueden ser utilizadas para realizar experiencias didácticas como catas de agua que pueden tener un objetivo didáctico más o menos avanzado en conocimientos geológicos (Gassiot, 2002; García-Frank et al., 2017).

DISTINTAS ROCAS, DISTINTAS HUELLAS

Se han escogido cuatro marcas de agua mineral representativas de la relación con los diferentes tipos de rocas. En el Sistema Central, aguas relacionadas con rocas ígneas, en el Sistema Bético, aguas procedentes de rocas metamórficas, en el Sistema Ibérico con rocas calcáreas y en la Comarca de La Moraña con rocas sedimentarias.

Gráfico de barras verticales sobre fondo blanco con rejilla horizontal. El eje vertical está rotulado “Residuo Seco (mg/L)” y va aproximadamente de 0 a 350 mg/L.

En el eje horizontal aparecen cuatro categorías (de izquierda a derecha):

Sistema Central: barra baja, alrededor de 25 mg/L.

Cordillera Bética: barra intermedia-baja, alrededor de 90 mg/L.

Sistema Ibérico: barra alta, alrededor de 235 mg/L.

La Moraña: barra más alta, alrededor de 315 mg/L.

La tendencia es un aumento claro del residuo seco desde el Sistema Central hacia La Moraña. La Moraña presenta la mayor mineralización (mayor residuo seco), seguida del Sistema Ibérico; Cordillera Bética y Sistema Central muestran valores notablemente menores.
Figura 11. Residuo Seco de aguas minerales procedentes de diferentes áreas. Las rocas sedimentarias de la Comarca de La Moraña imprimen una huella mineral mayor que las aguas procedentes de rocas calcáreas del Sistema Ibérico y que las rocas cristalinas del Sistema Central y la Cordillera Bética.

Un análisis más pormenorizado de los iones mayoritarios en estas aguas nos da más información (fig. 12). Las rocas ígneas plutónicas, como los granitos del Sistema Central, suelen dar aguas de baja mineralización, con predominio del ion bicarbonato (HCO₃⁻), sodio (Na⁺) y calcio (Ca²⁺), además de cantidades significativas de sílice disuelta. Por otra parte, las rocas metamórficas, muestran una gran variedad composicional, dando lugar a aguas con mayor mineralización aunque mayor contenido absoluto de bicarbonato que las rocas plutónicas, como ocurre con los los esquistos de la Cordillera Bética. Las aguas procedentes de acuíferos carbonatados, como los del Sistema Ibérico, ceden mayor proporción de ion bicarbonato y calcio. Por último, las rocas sedimentarias areno arcillosas al ser más porosas, son más alterables por el agua y dan mayor mineralización de sodio y cloruro, como se puede ver en el agua de la comarca de La Moraña.

Composición sobre fondo negro con cuatro diagramas circulares (gráficos de sectores) distribuidos en una cuadrícula de dos filas por dos columnas. Todos usan la misma paleta: azul, naranja, gris y amarillo. En la parte inferior hay una leyenda con cuatro recuadros de esos colores, pero sin texto legible asociado (solo los colores).

Valores mostrados en cada gráfico:

Arriba izquierda:

Amarillo: 10 (sector más grande).

Naranja: 3.

Gris: 0,94.

Azul: 2,44.

Arriba derecha:

Amarillo: 48 (sector más grande).

Naranja: 10.

Gris: 2.

Azul: 7.

Abajo izquierda:

Amarillo: 302 (sector claramente dominante).

Naranja: 66 (segundo sector).

Dos sectores muy pequeños aparecen con etiquetas fuera del círculo mediante líneas guía: 1 y 1,4 (corresponden a dos de los colores minoritarios).

Abajo derecha:

Amarillo: 247 (sector más grande).

Azul: 81,9.

Naranja: 32,1.

Gris: 29,7.

Imagen sobre fondo negro con cuatro diagramas circulares (gráficos de sectores) en disposición 2×2. Cada gráfico representa el reparto relativo de cuatro iones mayoritarios, codificados por color según la leyenda inferior: azul = sodio (Na+), naranja = calcio (Ca2+), gris = cloro (Cl-) y amarillo = bicarbonato (HCO3-).

Los cuatro gráficos corresponden a:

(a) Arriba izquierda: granitos del Sistema Central. Valores mostrados: HCO3- 10 (sector mayoritario), Ca2+ 3, Cl- 0,94 y Na+ 2,44.

(b) Arriba derecha: esquistos de la Cordillera Bética. Valores: HCO3- 48 (mayoritario), Ca2+ 10, Cl- 2 y Na+ 7.

(c) Abajo izquierda: calizas del Sistema Ibérico. Valores: HCO3- 302 (claramente dominante), Ca2+ 66, y dos sectores muy pequeños con valores 1 y 1,4 (correspondientes a Na+ y Cl- en proporciones mínimas).

(d) Abajo derecha: rocas sedimentarias detríticas de La Moraña. Valores: HCO3- 247 (mayoritario), Na+ 81,9, Ca2+ 32,1 y Cl- 29,7.

Interpretación indicada por el pie de figura: en términos relativos, el bicarbonato (HCO3-) es el ion predominante, seguido por sodio (Na+), calcio (Ca2+) y cloro (Cl-) como el menos abundante. En términos absolutos, las concentraciones difieren mucho entre orígenes, con mayor mineralización en las aguas asociadas a rocas más alterables, especialmente calizas (c) y sedimentarias detríticas (d).
Figura 12. Contenido de los iones mayoritarios de aguas con origen relacionado con granitos del sistema central (a), esquistos de la Cordillera Bética (b), calizas del Sistema Ibérico (c) y rocas sedimentarias detríticas de la Comarca abulense de La Moraña (d). El ion más abundante de forma relativa es el bicarbonato (HCO3), le sigue el sodio (Na+), el calcio (Ca2+) y en menor grado el cloro (Cl) aunque de forma absoluta las concentraciones son muy diferentes, presentando una mayor mineralización las aguas procedentes de rocas alterables, como las carbonáticas (c) y sedimentarias (d).

BIBLIOGRAFÍA

Custodio, E. y Llamas, R. 1996. Hidrología Subterránea. Ed. Omega.

Gassiot, X. 2002. Análisis y cata de aguas. Enseñanza de las Ciencias de la
Tierra, 10(1): 47-51.

García-Frank, A. y Fesharaki, O (2017). Cata de aguas a ciegas: un taller inclusivo sobre aguas minerales y geología. Livro de Resumos da XXII Bienal da RSEHN, Coimbra.

WEBGRAFÍA

https://www.bbc.com/

https://www.aiguacasa.com

https://www.usgs.gov/

GEOLODÍA 23. Las terrazas colgadas del Adaja

Para que una corriente de agua erosione un valle fluvial se necesita un tiempo de evolución. En ese tiempo:

  1. Primero comienza a tallar la roca y predomina la erosión vertical.
  2. Después se van dibujando en el terreno los canales secundarios que conforman el área de drenaje de esa corriente.
  3. Y así sucesivamente, hasta llegar a sus interfluvios, los límites de la cuenca hidrográfica.

En una fase inicial, predomina la erosión vertical, pero los factores tectónicos o climáticos pueden hacer que esto cambie.

Cuando la energía de transporte no es suficiente para evacuar toda la carga, se colmata (se rellena) el cauce con sedimentos, formando así llanuras aluviales.

Mientras que en los períodos de mayor energía, la erosión excava en esos sedimentos encajando cada vez más el lecho del río. 

El resultado en el paisaje son terrazas colgadas adosadas a los márgenes, quedando topográficamente por encima las más antiguas sobre las más modernas.

Esquema de las 'terrazas colgantes' del río Adaja que se pueden observar desde el Mirador de Arévalo.
Esquema de las ‘terrazas colgantes’ del río Adaja que se pueden observar desde el Mirador de Arévalo.

Este contenido forma parte del Geolodía 2023 de Ávila en Arévalo, Ávila (España).

Geolodía 22. El ciclo de las rocas

Autoría: Fina Muñoz y Ángela Claro

¿Qué te viene a la mente cuando piensas en las características de una roca? Seguramente algo duradero, resistente, duro… Y podría ser así a escala humana. Sin embargo, las rocas tienen cierta “fragilidad” cuando las observamos con una perspectiva de millones de años.

A escala geológica, las rocas se transforman unas en otras, física y/o químicamente, mediante unos procesos que conocemos como el ciclo de las rocas.

El ciclo de las rocas. Ilustración de Fina Muñoz.
El ciclo de las rocas. Ilustración de Fina Muñoz.

¿Te has quedado con ganas de más? Próximamente ampliaremos este y otros contenidos del Geolodía 2022 de Ávila.

¡Fuerte como una roca! Ilustración de Fina Muñoz.

¿Qué son los fósiles guía?

En el pequeño pueblo Sant Mateu (Baix Maestrat, Castellón) nos podemos permitir el placer de visitar un Museo Paleontológico muy familiar. El fundador y responsable es un maestro de pueblo jubilado llamado Juan Cano Forner que tiene el honor de haber descubierto en la comarca un dinosaurio al que bautizaron con su nombre: Vallibonavenatrix cani. Este maestro convirtió su afición en una pasión y acompañado de sus hijos inició una colección museística reconocida hoy en día por la Comunidad Valenciana.

La chispa de esta pasión se encendió al escuchar los nombres de los fósiles que buscaban unos paleontólogos de la universidad que llegaron a su población preguntando por algunos lugares en la montaña y a los que ayudó como guía.

Pues bien, al igual que Juan hizo de guía de fósiles una vez, los geólogos tenemos una herramienta paleontológica llamada fósil guía que nos ayuda a hacer dataciones.

Qué es un fósil guía

Para empezar, la palabra fósil deriva del verbo fodere en latín, que significa excavar.

Denominamos como fósiles guía a aquellos que son muy característicos de un intervalo temporal concreto de la historia de nuestro querido planeta Tierra.

Los fósiles guía también se llaman ‘directores’, ‘característicos’, ‘tipo’ o ‘índice’ y no pueden ser fósiles cualquiera. El estatus de guía requiere de una serie de condiciones:

  • Ser abundantes.
  • Ser fáciles de identificar.
  • Tener una existencia corta en la escala temporal geológica.
  • Y presentar una amplia distribución geográfica y en distintos tipos de roca.
Ilustración de @anabelgeoraman.

Gracias a la identificación de estos fósiles se pueden hacer de forma fácil dataciones muy precisas de formaciones rocosas muy distantes en la geografía de nuestro planeta.

Algunos de los más célebres son, por ejemplo, los rudistas (edad Cretácico), los ammonites (edad Devónico-Cretácico) y belemnites (edad Jurásico-Cretácico) como los que descubría Mary Anning en Lyme Regis, cuyas aportaciones puedes re-descubrir en este Abecevidas si no lo has hecho ya.

Para conocer qué tipo de restos podemos encontrar fosilizados, lee la entrada «¿Pueden vivir los fósiles? Un «fósil viviente» en Ávila sobre fósiles «vivientes«.

Cómo encontrar un fósil guía

Si alguna vez queremos buscar fósiles guía, debemos tener en cuenta qué rocas pueden contener fósiles de cualquier tipo, y esto ocurre solo en dos tipos de rocas que son:

  • Rocas sedimentarias, depositadas al mismo tiempo que los seres vivos fosilizados.
  • Rocas metamórficas, con un grado bajo de metamorfismo (como pizarras y cuarcitas), que permita la conservación de la impronta de los restos orgánicos que contenía la roca sedimentaria original.

Pues bien, este segundo caso es el más extraño, pero es donde se encuentra uno de los fósiles guía más conocidos: el trilobites.

Trilobites y cruzianas

A modo de presentación, se puede decir que este artrópodo marino existió en el Paleozoico y ocupaba ecosistemas en aguas tanto profundas como someras. Debe su nombre a los tres lóbulos que componen su cuerpo -uno central y dos laterales- y se han registrado más de 4.000 especies de trilobites.

Las características de los trilobites son muy curiosas. Sólo por encima, diré que su anatomía recuerda a las cochinillas -o a los insectos bola de aquellos experimentos de curiosidad infantil- con unas placas articuladas en las que se distinguen tres zonas: el cefalón (cabeza), tórax y pigidio (área terminal del cuerpo).

Su alimentación podía ser de lo más variada, desde la carroñera a la filtradora, entre otras. Y el hallazgo de ciertas bolsas incubadoras en el área frontal del cefalón (cabeza en el cuerpo de los artrópodos) ha hecho pensar que su reproducción era ovípara.

Anatomía de un trilobites. Ilustración de @anabelgeoraman.

Sin embargo, los restos de trilobites que se pueden encontrar en Ávila no son partes de su cuerpo sino del resultado de su actividad. Son las huellas de sus desplazamientos, es decir, lo que los geólogos llamamos icnofósiles. En concreto, éstas de los trilobites reciben el nombre de cruzianas, descubiertas en Sudamérica por d’Orbigny, un naturalista francés que realizó un periplo científico y explorador promovido por la Sociedad Geográfica de Francia entre los años 1826-34.

En esta expedición decimonónica se encontraron numerosos fósiles de este tipo, pero inicialmente no se conocía el origen. Se dudaba entre la procedencia vegetal o animal y se denominaron también bilobites, ya que presentan dos lóbulos.

En Europa también empezaron a encontrarse restos de este extraño fósil bilobites. Así fue como a finales del s. XIX y principios del s. XX comenzó un entretenido debate internacional sobre el origen de esta forma fosilizada.

Ilustración de cruzianas, de @anabelgeoraman.

¿SABÍAS QUE…? El origen de la palabra cruziana es un homenaje al presidente de Bolivia Andrés de Santa Cruz y Calahumana (La Paz, 1792-Beauvoir, 1865), también militar y estadista, en reconocimiento a su labor frente a la Confederación Perú-Boliviana durante el período 1836-39. Esta es la causa de su grafía con la anómala «z».

¿Dónde encontrarlos en Ávila?

Pues bien, el Sistema Central no es un lugar donde se puedan encontrar fácilmente fósiles ya que predominan las rocas magmáticas, que tienen un origen endógeno (de procesos que suceden dentro de la corteza terrestre).

Pero, he aquí la sorpresa: en los dominios hercínicos del centro de la península, la provincia de Ávila, podemos encontrar restos de cruzianas. Este rinconcito está en las inmediaciones del Embalse de Los Serones, en la cuarcita armoricana del Cámbrico Inferior. Es el llamado afloramiento de Ojos Albos.

Localización del Embalse de los Serones en el río Voltoya, en la provincia de Ávila (Castilla y León, España).

Esto quiere decir que estas rocas se formaron en ambientes marinos donde los trilobites disponían de alimento y dejaban las huellas de su desplazamiento y además que se sedimentaron durante el Paleozoico, ya que las cruzianas tambien son fósiles guía.

Y ahora es el momento de volver a la pregunta que da título a este post y que ya puedes responder: ¿Hay fósiles guía en Ávila? 😉 


CRUZIANAS EN LAS CALLES. Si quieres ver cómo eran los medios que habitaban los trilobites, puedes visitar el Museo de los Mares Antiguos en la localidad de Monsagro (Salamanca). Además, este pueblo es muy pintoresco por el modo en que utilizan las rocas que contienen cruzianas para decorar las fachadas de las viviendas.

En la Ruta de las huellas fósiles se pueden ver las cruzianas expuestas en las fachadas de las casas de Monsagro, Salamanca. Imágenes: Fina Muñoz.

ACTIVIDAD DIDÁCTICA RELACIONADA en practicasgeologia.com: Características de los fósiles guía

Bibliografía

¿Pueden vivir los fósiles? Un «fósil viviente» en Ávila

Texto Fina Muñoz

Imagen destacada TheUjulala en Pixabay

Unos meses después de celebrar el Geolodía 2019 en Ávila, nos sorprendió la noticia del descubrimiento de un organismo en las lagunas de El Oso que existe desde hace 250 millones de años (Pérmico).

Es un animal conocido comúnmente como «tortuguilla colilarga» (Triops cancriformes), una especie de crustáceo al que le gusta habitar los humedales de agua dulce. Su nombre científico se debe a que tiene tres ojos, dos compuestos y uno de tipo ciclópeo.

Este curioso animalito ya era conocido en otros lugares del norte de Europa. Sin embargo, el hallazgo en las lagunas de El Oso tiene gran importancia por ser la población más occidental en la que se ha hallado. Se cree que las aves migratorias han podido dispersar sus huevos trasladándolos en el interior de su sistema digestivo.

Laguna de El Oso, en la comarca de La Moraña, Ávila, España. Foto de Gabriel Castilla.

Qué es un fósil viviente

La expresión «fósil viviente» se usa a menudo cuando se habla de una especie dentro de los seres vivos que:

  • No se ha extinguido.
  • No ha sufrido cambios genéticos significativos en los últimos milenios.
  • Y no ha dado lugar a especies nuevas.

En consecuencia, una especie fósil viviente será considerablemente parecida a una que ha sido identificada también a través de fósiles.

Esta podría ser la definición no oficial de un término que no es rigurosamente científico, ya que carece de precisión. En concreto, en la dimensión tiempo y cambio genético. Todo lo contrario del concepto de fósil guía que desarrollaremos en otra entrada de este blog.

Pero, ¿qué es un fósil?

Un fósil es cualquier resto o señal de actividad de los seres vivos que ha quedado grabada en las rocas, siendo lo mas habitual encontrarlos en las rocas sedimentarias .

En este concepto se incluyen los restos de cualquier parte de los cuerpos de animales, plantas u otros seres vivos, hasta sus huellas de desplazamiento (bioturbación, icnitas), sus huevos o incluso sus excrementos (coprolitos).

La Paleontología es la rama de la ciencia que estudia los fósiles y que encontramos integrada tanto en la Geología como en la Biología, puesto que a partir de esos restos se puede extraer información del medio en el que habitaban (Paleogeografía) y de las relaciones con el entorno (Paleoecología) de los seres vivos que las produjeron.

SABÍAS QUE… Los fósiles son piedras, resultado de la transformación del resto del ser vivo original mediante una serie de complicados procesos físicos y químicos durante el enterramiento en el sedimento.

Fósil viviente y Paleontología

Los fósiles vivientes nos informan por tanto de las condiciones geográficas y ecológicas del medio donde se originaron esos seres vivos que han logrado perdurar tanto tiempo sin alterarse.

La relación entre fósil viviente y Paleontología es directa, ya que los «fósiles vivientes» dan muchísima información sobre el proceso de la evolución biológica y el medio sedimentario donde habitaban en el pasado.

No te pierdas el programa ¡Qué animal! de La2 dedicado a los fósiles vivientes.

Veamos sólo algunos ejemplos de estos animales que han formado parte de la historia de la Tierra desde hace miles o millones de años en algunos casos. Existen muchos más y muy interesantes. ¡Quizá tienes un fósil viviente de mascota y no te has enterado!

Algunos ejemplos de «fósiles vivientes»

Explora la infografía y sus elementos interactivos para ver la información de cada ejemplo de fósil viviente relacionado con el período geológico en el que aparecieron.

undefined SABÍAS QUE… El ginkgo es uno de los árboles más longevos. Puede alcanzar los 1500 años de edad. Capaz de resistir las extinciones atravesadas en sus 270 Ma de existencia, se empeñó en darnos pruebas de ello siendo una de las primeras especies en colonizar Hiroshima tan sólo un año después de las detonaciones de la bomba nuclear en 1945.

Fuentes de consulta

Humedales en tierras de labor

Texto y gráficos – Fina Muñoz

Imágenes – Gabriel Castilla

El paisaje que puede verse al dar un paseo por los alrededores de El Oso, en Ávila, es un relieve bastante llano con una red de drenaje apenas marcada por las curvas de nivel del terreno.

El agua de lluvia se acumula en pequeñas lagunas sin salida a ningún cauce o lago y se va desecando por infiltración lenta junto a ciclos diurnos de evaporación. En períodos de estiaje, el embalsamiento deja zonas encharcadas con agua que se va enriqueciendo en sales. Estas sales proceden de la propia lluvia y del lavado de los materiales de alrededor que arrastra sales disueltas.

Lagunas endorreicas de La Moraña

A este tipo de humedal lo denominamos habitualmente como lagunas endorreicas (fig. 1). Es decir, son cuencas continentales donde la superficie del terreno corta al nivel freático y el aporte de agua se debe a la escorrentía superficial cuando llueve.

Figura 1: Modelo conceptual de la laguna endorreica de El Ejido, en el término municipal de Riocabado.

¿SABÍAS QUE…? La geografía española del interior de la península está salpicada por este tipo de lagunas. Algunas de las más conocidas: Villafáfila (Zamora), Gallocanta (Aragón), Pétrola (Albacete) o del Hito (Cuenca).

En el caso de la Moraña, la interacción con las aguas subterráneas es mínima o nula. La tendencia natural de estas lagunas es a la colmatación con los sedimentos (Martín et al., 2010), que acabarán rellenando la cuenca.

La laguna del Ejido, en Riocabado

La etimología latina del nombre de la laguna del Ejido (exitus: salida) se relaciona con un terreno colectivo, indiviso, sin posibilidad de venderse o heredarse situado en las afueras de un pueblo. En las sucesivas series cartográficas de la Dirección General del Instituto Geográfico y Catastral de los años 1941, 1989 y 2015 se pueden ver ligeros cambios de los límites (Fig. 2) de la laguna del Ejido.

Fig. 2. Cartografía de la laguna del Ejido en los años señalados. (Fuente: CNIG)

Sin embargo, en las diferentes ortoimágenes del Instituto Geográfico Nacional de los años 1956, 2000 y 2015 (Fig. 3) se aprecia cómo los terrenos de la laguna siempre se han mantenido sin arar y el perímetro apenas si ha variado.

Fig. 3. Ortoimagen de la laguna del El Ejido en los años señalados. (Fuente: CNIG)

Desecación por drenaje

Al igual que en otras zonas húmedas de España, los humedales de La Moraña han sufrido una modificación a cargo de manos humanas. Un claro ejemplo son los canales excavados por debajo de la superficie freática para drenar los terrenos encharcados y ganar terrenos agrícolas. De la misma manera, en los bordes de los caminos que sirven de vías de acceso se drenan los campos alrededor de la laguna del Ejido (figura 4). Los canales con trazados rectilíneos como el Arroyo de los Collados o el Reguero de San Juan aprovechan líneas de máxima pendiente hacia los puntos más deprimidos de la topografía para facilitar así la evacuación del agua.

Figura 4. Canal de drenaje y aguas encharcadas al borde del camino cerca de la laguna del Ejido, en Riocabado.

Cómo se mantiene el agua en un sustrato arenoso

En este humedal el régimen natural de inundación depende tanto de las condiciones climáticas como de la relación entre las rocas que hay en profundidad. Como si fuera el fondo impermeable de una piscina que retiene el agua, el sustrato arenoso dunar empapado sobre el que se asientan las lagunas está contenido en un vaso de rocas de baja permeabilidad: las areniscas arcillosas del Mioceno. Esta capa situada por debajo de las arenas dunares frena el drenaje rápido de las aguas estancadas en la superficie (ver fig. 1).

Las arenas dunares conforman el acuífero de Los Arenales que se sitúa entre el sur del Duero y el Sistema Central con casi una extensión de 7600 km2 (IGME, 1999) y un espesor no superior a los 20 m (Navarro et al, 1993). Tienen mayor porosidad y son más permeables que las areniscas arcillosas del Mioceno que no transmiten el agua con facilidad.

Para saber más sobre el mar de dunas de La Moraña.

Qué pasa cuando se desecan las lagunas

Al desaparecer el humedal, las plantas que aparecen en algunos sectores son halófilas (Martín et al, 2010), es decir, tienen afinidad por un sustrato salino, depositado por el agua que ha sido evaporada. Tras largos períodos sin lluvia, estos suelos arcillosos quedan cuarteados con grietas de retracción y un tapizado vegetal ya deshidratado (fig. 5 y 6). Entre la población local, estas zonas son denominadas saladares o salobrales.

Figura 5. Grietas de desecación en suelo areno-arcilloso.
Figura 6. Tapiz de algas secas en el saladar, cerca de El Oso (Ávila).

En el Geolodía 2019 veremos, además del funcionamiento de las lagunas endorreicas, cómo en la zona se abastecen de agua potable sin que ello afecte al hábitat natural de las aves en la laguna de El Oso. ¡No te lo pierdas!

Recursos docentes relacionados

RECURSO DIDÁCTICO. Temas y prácticas de hidrogeología e hidrología superficial

RECURSO DIDÁCTICO. Serie documental que repasa cuestiones fundamentales del agua subterránea

Referencias

Los manantiales de Ulaca o cómo llega el agua hasta la cima del monte

Autora – Fina Muñoz

Para las sociedades humanas antiguas la captación de recursos siempre fue de vital importancia. El agua era un elemento esencial, por lo que muchos de estos pueblos se asentaban cerca de ríos y otras fuentes de agua. Incluso hoy en día gran parte de nuestras ciudades se encuentran próximas a un río.

En Ulaca los ríos se hallan relativamente alejados del núcleo del castro. Pero todavía hoy existen manantiales en la parte más alta del cerro, dentro de lo que fue el recinto amurallado de la antigua ciudad vetona. Esos manantiales constituyeron muy probablemente uno de los recursos hídricos que aprovechaban sus ciudadanos de manera cotidiana.

¿Pero cómo llega el agua hasta lo más alto de un cerro granítico? ¿Cómo mana ese agua a través de una roca como el granito?

Los acuíferos en la roca granítica

En hidrogeología se entiende que un acuífero es aquella formación geológica que permite la circulación de agua por sus poros o grietas, de forma que se pueda aprovechar para su uso.

Al observar una muestra de granito de cerca veremos que no son rocas porosas y por tanto no permiten la circulación de agua. Sin embargo, en los diversos afloramientos de granito en el entorno del castro se pueden apreciar fracturas o diaclasas con diferentes orientaciones. Estas diaclasas configuran lo que se denomina porosidad secundaria al constituir una red tridimensional compleja e interconectada y que sí permite la circulación del agua aunque sea de forma lenta.

Para expresar la productividad hídrica en hidrología subterránea utilizamos el parámetro permeabilidad, que alude a la cantidad de interconexión entre los poros y/o fracturas y por tanto a la capacidad de que el agua pueda fluir mejor o peor a través de ellos.

Por todo ello, se dice que los granitos presentan una permeabilidad entre media y baja en función del grado de fracturación y en comparación con la permeabilidad de otras formaciones rocosas (Figura 1).

Fig1
Figura 1. Esquema tridimensional de una formación rocosa granítica fisurada y detalle de un perfil típico con desarrollo de sedimentos de porosidad intergranular. (Modificado de Molinero, J. 2005).

Una red de fracturas y un sistema de vasos comunicantes

Si se observa la foto aérea del entorno del castro, se aprecian claramente direcciones de fracturación preferentes (Figura 2).

Fig2
Figura 2. Familias de fracturas en los granitos, una en verde con dirección NNW-SSE y otra en naranja ENE-WSW. Canteras en la zona Sur del castro de Ulaca.

Fracturación y paisaje: fallas y diaclasas

Esta red tridimensional interconectada funciona como un sistema de vasos comunicantes, de forma que el agua que llega a las zonas de recarga (las cumbres más altas en la Sierra de la Paramera) empuja por gravedad y hace ascender el agua en otros puntos más alejados, como el cerro de Ulaca.

Cuando hay una intersección entre la superficie del relieve y la superficie piezométrica del acuífero (superficie que une los puntos donde el agua se encuentra a la misma presión en el subsuelo) se produce una surgencia de agua que forma un manantial.

Además, la existencia de varias turberas en el castro de Ulaca (Figura 3) indica que el nivel freático (superficie que une los puntos donde encontramos agua en el subsuelo, independientemente de la presión) en el acuífero granítico está cercano a la superficie.

fig31.jpg
Figura 3. Turbera en la zona alta del castro de Ulaca cerca de las ruinas del edificio denominado «El Torreón».

La «domesticación» del agua en las culturas antiguas

En el yacimiento vetón de Ulaca no hay pruebas de obras hidráulicas realizadas por sus antiguos moradores, por lo que el aprovechamiento del agua debía realizarse directamente por captación de los manantiales de la zona.

Es muy probable que el manantial presente en la zona alta del castro, junto a las ruinas del edificio conocido como «El Torreón», estuviera ya activo, siendo la situación de este edificio estratégica para la «domesticación» de los recursos hídricos.

¿Sabías que…?

La Cultura de las Motillas, anterior a Ulaca, fortificó sus pozos de más de una decena de metros de profundidad con fuertes murallas y torres de vigilancia en torno a ellos.
Esta importante defensa del recurso hídrico coincide en parte con episodios climáticos muy secos y es el reflejo de algunos de los primeros aprovechamientos del nivel freático en la Península.


vistaaereayacimientomotilladelazuer_gal_33_00053_B
La Motilla del Azuer, en Daimiel, es el yacimiento más representativo de la Edad del Bronce en La Mancha.

Recursos docentes relacionados

RECURSO DIDÁCTICO. Temas y prácticas de hidrogeología e hidrología superficial

RECURSO DIDÁCTICO. Serie documental que repasa cuestiones fundamentales del agua subterránea

HERRAMIENTARECURSO DIDÁCTICO. Interactive water cycle diagram for kids (inglés)

Bibliografía