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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/

#Geopostales | Granito y glaciares en Yosemite (California, USA)

Vista de cuatro de las "joyas" geológicas del Yosemite National Park, California, Estados Unidos. © Iván Pérez López (iplfoto.com)
Vista de cuatro de las «joyas» geológicas del Yosemite National Park, California, Estados Unidos. © Iván Pérez López (iplfoto.com)

¡Hola, amantes de la geología! 

Os escribo desde el mirador Tunnel View, en el Yosemite National Park de California, Estados Unidos.

Desde este lugar el fotógrafo Ansel Adams inmortalizó cuatro de las joyas del parque:

  • El gran monolito de granito conocido como El Capitán (izquierda), de 914 metros de altura desde la base.
  • El gran valle glaciar en forma de U (centro).
  • La cúpula de granito conocida como Half Dome (centro).
  • Y la Cascada Bridaveil, de 188 metros de caída (derecha).

Casi todas las formaciones son roca granítica del llamado batolito de Sierra Nevada.

Hace unos 10 millones de años experimentó un ascenso y basculamiento, lo que acentuó la pendiente de los ríos y arroyos de la región, que formaron cañones angostos y profundos.

Posteriormente, hace 1 millón de años, estos valles fueron ocupados por glaciares alpinos que terminaron de modelar el paisaje que contemplamos ahora.

¿Sabes qué es el granito y cómo se forma?

Iván Pérez López es fotógrafo y viajero y actualmente se encuentra embarcado en un viaje alrededor del mundo en furgoneta. Síguele la pista en: iplfoto.comInstagram y Facebook.

Reconstruyendo el paisaje a partir de un puñado de arena

Autores – Gabriel Castilla y Davinia Díez Canseco

Cuando nos detenemos a contemplar un paisaje, ya sea en el campo o en una fotografía, hay una pregunta que surge casi de manera espontánea: ¿cómo se formó el relieve que observamos? Intuimos que las llanuras, valles y montañas debieron originarse por la acción lenta pero continuada durante mucho tiempo del agua, el hielo o el viento; agentes que pueden arrancar materiales de un sitio para reubicarlos en otros. La experiencia nos induce a pensar que las rocas que configuraban el relieve primordial fueron disueltas o arrancadas, trituradas y transportadas lejos de allí.

La siguiente pregunta también surge por sí misma: ¿dónde fueron a parar todos estos materiales? Podemos deducir que viajaron hasta un lugar tranquilo donde el agua, el hielo o el viento perdieron su energía, depositándolos en forma de sedimentos (arcilla, limo, arena o grava) en una depresión del terreno o tal vez en el mar.

Y así, razonando paso a paso, construimos las nociones de erosión, transporte y sedimentación.

Figura 1. Cárcavas del río Adaja cerca de Blascosancho. En esta imagen se aprecian los tres procesos básicos que han modelado el paisaje: erosión, transporte y sedimentación. Foto: Gabriel Castilla.

Pero estas nociones son tan generales que apenas nos permiten conocer detalles sobre el tipo de rocas que formaban el relieve desaparecido, los procesos geológicos que actuaron o la distancia que recorrieron las partículas o clastos (minerales, fragmentos de roca y fósiles) antes de sedimentar. Para aclarar cómo se formó el paisaje y dónde fueron a parar los materiales que faltan es preciso detenerse antes en dos conceptos clave: selección y madurez.

Proceso de selección de materiales

Existe una relación directa entre los clastos que encontramos en un sedimento y la roca de la que proceden. En el caso del granito, la roca más abundante de la provincia de Ávila, tres son los minerales que lo constituyen: cuarzo, feldespato y mica.

Para saber más sobre el granito y su composición: Qué es el granito y cómo se forma.

Los tres minerales son liberados cuando el granito se ve alterado por procesos químicos (como la hidrólisis del feldespato) y físicos (fracturación por cambios de presión y temperatura).

Descubre más sobre la alteración del granito en: La formación de los suelos.

En los continentes la reubicación de estos minerales la realizan fluidos como el agua (ya sea líquida o en forma de hielo) y el viento. El viaje entre el lugar donde se produce la erosión y la zona de sedimentación puede ser muy agresivo, por lo que algunos minerales se pueden romper y alterar químicamente hasta desaparecer.

Figura 2. Arena próxima a la laguna de El Ejido, formada por la erosión del granito y el transporte del sedimento. Foto: Gabriel Castilla.

Los agentes de transporte realizan un doble proceso de selección:

  1. El primero tiene que ver con la composición, pues el agua altera y degrada químicamente el feldespato y la mica mientras que mantiene el cuarzo (por ser químicamente estable y mecánicamente resistente).
  2. El segundo es una selección por tamaños, pues cuanto más baja es la energía o la densidad del fluido (como el aire) su capacidad de erosión y carga es menor, por lo que solo puede transportar clastos de unos milímetros de grosor. Sin embargo, cuando la energía y densidad del fluido es alta (como le sucede al agua líquida, al hielo o al barro), su capacidad de transportar material de todos los tamaños es mayor. 
Figura 3. Tipos de selección en función de la capacidad de carga y del medio de transporte. La selección del viento es alta (dunas) mientras que la de los ríos es más baja. Gráfico tomado de Corbí, H. y Martínez-Martínez, J. (2015).

Madurez de los materiales

Los geólogos llamamos arena al sedimento formado por clastos de rocas disgregadas cuyo tamaño oscila entre los 0,06 y los 2 milímetros de diámetro.

Cuando el viaje de la arena ha sido largo solo sobreviven las partículas más duras, cuyos bordes se van desgastando. Podemos decir entonces que:

  • Una arena es madura cuando está formada por granos de cuarzo que presentan forma redondeada y un tamaño similar entre ellos.
  • Por el contrario, diremos que una arena es poco madura cuando contiene minerales blandos (micas y feldespatos), de aspecto anguloso y con tamaños muy desiguales.

Figura 4. El grado de redondez que muestran los granos de cuarzo son un indicador del desgaste que han experimentado durante su transporte. Gráfico extraído de Carta de sorting estándar. Australian Government, Geoscience Australia (www.ga.gov.au).

¿Qué información podemos deducir del estudio de la madurez de un sedimento?

  • Una arena madura nos habla de un relieve montañoso lejano, de llanuras y zonas tectónicamente tranquilas, de un transporte largo e intenso en el que pueden haber participado muchos procesos geológicos, entre ellos el viento.
  • Una arena poco madura nos habla de un relieve montañoso cercano y de un transporte enérgico pero corto, propio de zonas montañosas tectónicamente activas, donde son frecuentes los torrentes y pueden ocurrir episodios de alta energía como las llamadas «vejigas» (deslizamientos de ladera en zonas de alta pendiente).

Para saber más sobre las llamadas «vejigas» : Reconciliando la tradición oral de las “vejigas” con la geología y el estudio de los riesgos naturales parte 1 y parte 2 (el caso concreto de Venero Claro).

Figura 5. Muestra de arena, sobre papel milimetrado, tomada en una duna al Noroeste de El Oso. Podemos apreciar una selección media-alta con partículas finas, pero también cantos de unos 2 mm tanto de cuarzo redondeado como de feldespato anguloso. Podemos comparar esta muestra con arena del desierto del Sáhara que presenta clastos redondeados y sedimento con clastos angulosos de un río seco de Black Mountain en Alberta (Canadá). Foto: Gabriel Castilla.

De dónde viene la arena de las dunas de La Moraña

Las dunas de La Moraña están formadas por cuarzo (62,5%), feldespato (35%) y fragmentos de roca y micas (2,5%).  En algunas encontramos arena de grano muy fino y bien seleccionadas, mientras que en otras las arenas son más gruesas y están peor seleccionadas. Esto significa que el viento formó las dunas movilizando clastos de dos áreas de origen muy distintas:

  1. Las arenas maduras que se encontraban en las terrazas y llanuras de inundación de los ríos de la cuenca del Duero.
  2. Y los sedimentos menos maduros formados por la erosión rápida de relieves montañosos del Sistema Central.
Figura 6. Grano de cuarzo de una duna de la Moraña visto al microscopio electrónico de barrido (MEB) a diferentes escalas. Podemos apreciar bordes redondeados, escamas en la superficie y el “piqueteo” formado por el continuo choque con otros granos de cuarzo.
Fotos realizadas por Jaime Cuevas González en el MEB de la Universidad de Alicante.

Como hemos podido ver la arena tiene historias que contarnos, relatos que han quedado escritos en la composición, forma y selección de los granos que la conforman. Además, al observar detalladamente un grano de cuarzo de una de las dunas de La Moraña con un microscopio electrónico de barrido (MEB), podemos apreciar en su superficie rasgos producidos por la acción prolongada del viento que nos hablan de las condiciones climáticas de extrema aridez que azotaron esta región hace 11.600 años.

Para saber más sobre la evolución climática de La Moraña: Youger Dryas: cambios climáticos que condicionaron el paisaje abulense y la vida humana.

Completa lo que sabes sobre las dunas de La Moraña en: Un mar de dunas en La Moraña y Descubrir los cinturones de dunas de Ávila.

Fuentes de consulta

Geomorfología del Valle Amblés

Textos y gráficos: Javier Élez – Imágenes: Gabriel Castilla y Javier Élez

El valle de Amblés aparece como una gran llanura elevada (unos 1.100 metros sobre el nivel del mar), de forma alargada y relieve muy plano que contrasta con las cumbres circundantes: la Sierra de la Paramera al sur y la de Ávila al norte. Para explicar este contraste tenemos que saber que escondida en el valle se encuentra una cuenca sedimentaria poco conocida, la cuenca de Amblés. Te la presentamos…

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Vista parcial del valle de Amblés desde el cerro de Ulaca con la Sierra de Ávila al fondo.

La cuenca sedimentaria de Amblés

Una cuenca sedimentaria es una depresión en la corteza terrestre que tiene un origen tectónico y en la que se acumulan sedimentos.

Los límites de la cuenca sedimentaria de Amblés vienen definidos por un conjunto de fallas bastante complejo que se localizan en los cambios de relieve tan importantes que encontramos entre el valle plano y las alineaciones montañosas al norte y al sur.

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Panorámica de parte del Valle de Amblés visto desde el cerro de Ulaca, con la Sierra de Ávila al fondo.

Fracturación y paisaje: fallas y diaclasas

En la llanura encontramos sedimentos (fundamentalmente arcillas y arcosas) con relieves prácticamente planos que están en contacto por fallas con los granitos, más antiguos y ligeramente sobreelevados sobre el fondo del valle y que dan formas de erosión con más aristas y más relieve. La zona donde acaban los granitos y empiezan los sedimentos sería el límite de la cuenca y el lugar donde se encuentran las fallas.

La cuenca de Amblés estuvo activa durante parte del Terciaro. Mientras las fallas iban generando hueco, este se rellenaba con los sedimentos provenientes de las sierras adyacentes. Cuando las fallas dejaron de actuar, el hueco (la depresión tectónica) se rellenó completamente. El relieve plano es el testigo de ese proceso de relleno completo que denominamos colmatación.

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Corte geológico Norte-Sur esquemático de la cuenca de Amblés y la sierra de la Paramera.

A día de hoy, y como no hay más hueco que rellenar, los sedimentos aportados lateralmente desde las sierras de la Paramera y Ávila son arrastrados por el río Adaja.

Las estimaciones realizadas a partir de estudios geofísicos (Garzón Heydt et al ., 1981) apuntan a que el espesor del relleno sedimentario sería cercano a los 1.000 metros.

Para saber más

Garzón Heydt, G., Ubanell, A.G. y Rosales, F. (1981). Morfoestructura y sedimentación terciarias en el valle de Amblés (Sistema Central Español). Cuadernos de Geología Ibérica 7, p. 655-665.

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).

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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).

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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.

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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.


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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

Aprovechamiento de los recursos geológicos: las canteras de Ulaca

Autoría – Alberto Martín y Javier Elez

Imágenes – Gabriel Castilla y Javier Elez

El aprovechamiento de los recursos geológicos que nos ofrece la Tierra es una de las actividades más antiguas de la Historia del ser humano. Comienza ya en la “Edad de Piedra” (Paleolítico y Neolítico) pasando por las “Edades de los Metales” (Cobre, Bronce y Hierro) y se extiende hasta la actualidad.

La época actual está marcada por la utilización de los combustibles fósiles (carbón e hidrocarburos), la explotación del átomo y los nuevos componentes tecnológicos (silicio y grafeno) y en las últimas décadas las energías renovables.

La incorporación de estos recursos naturales a la sociedad constituye hitos tecnológicos significativos en el progreso humano.

Las primeras explotaciones sistemáticas de recursos geológicos

Uno de los primeros recursos geológicos que supuso una revolución tecnológica para el ser humano fue el sílex. Utilizado desde mucho antes, en el Neolítico ya se encuentran las primeras explotaciones mineras subterráneas con excavación de labores (pozos y galerías) de las que se tiene noticia. Algunas datan de hace aprox. 8000 años, como los yacimientos de Krzemionki Opatowskie en Polonia y Spiennes en Bélgica.

En estos y otros yacimientos se han encontrado pozos de hasta 10 metros de profundidad con galerías de varios kilómetros de longitud en niveles de creta con sílex, que cavaron con la ayuda de picos hechos con cuernos y palas de hueso.

En España, uno de los yacimientos neolíticos más importantes con este tipo de minería de sílex es el de Casa Montero, en Madrid.

Las canteras de granito de Ulaca

En Ulaca, los vetones utilizaron el granito como materia prima para construir todo tipo de edificaciones. Prueba de ello son las canteras que todavía podemos ver en el yacimiento.

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Una de las canteras de granito del yacimiento vetón de Ulaca, en Villaviciosa (Solosancho), provincia de Ávila, España. Del estado de estas canteras se puede deducir que fueron abandonadas en plena explotación. Foto: Gabriel Castilla.

Esta cultura se aprovechó de las características geológicas del granito, en concreto de la existencia de diaclasas, para poder extraer bloques casi perfectos con facilidad.

Las diaclasas son un tipo de fracturas muy abundantes que no implican un desplazamiento de los bloques (al contrario que las fallas).

En Ulaca estas diaclasas se observan como planos rectilíneos que atraviesan el granito en diferentes direcciones, constituyendo planos de debilidad dentro de la masa de roca homogénea.

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Ilustración de uno de los paneles explicativos de la ruta arqueológica que recorre el yacimiento. Punto 10. Las canteras.

Utilizando cuñas dispuestas en agujeros a lo largo de estas fracturas, los canteros vetones podían introducirlas paulatinamente a lo largo de las fracturas (mediante mazas u otras herramientas), forzando la rotura gradual de grandes bloques de roca de manera muy limpia a lo largo de estos planos de debilidad.

Aún quedan en Ulaca bloques prácticamente terminados y que no fueron transportados, un paisaje sugerente que nos llena de preguntas.

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Bloques de granito perfectamente cortados y dispuestos para ser utilizados. Canteras del yacimiento arqueológico vetón de Ulaca. Foto: Gabriel Castilla.

¿SABÍAS QUE…?

Esta misma técnica de extracción de la piedra, con pocas variaciones,se siguió utilizando en la actividad de cantería del granito en el Sistema Central de la Península Ibérica hasta mediados del siglo XX, ¡más de 2000 años después!

Colección de herramientas de cantería reunidas y exhibidas al aire libre por un particular en Moralzarzal (Madrid).

JUEGO RECOMENDADOBetterGeo, mod para una geología realista en Minecraft

Referencias

Organismos que colonizan los granitos: la liquenometría

Autor – Javier Elez

¿Te has fijado alguna vez en la gran cantidad de seres vivos que colonizan las rocas que ves en tus paseos por el campo? Es habitual encontrar, por ejemplo, una gran variedad de musgos y líquenes tapizando los granitos.

Los musgos son plantas no vasculares, mientras que los líquenes son organismos simbiontes complejos en los que colaboran hongos, algas y levaduras, según publicó la revista Science hace un par de años.

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Estos últimos, los líquenes, se estudian en varios campos e incluso existe una rama de la Botánica denominada Liquenología. Pero, ¿para qué se utilizan los líquenes en Geología?

Los líquenes y la geología

En geología se emplea una técnica de datación denominada liquenometría.

Algunas especies de líquenes nos permiten estimar con bastante precisión el tiempo que ha pasado desde que una superficie queda expuesta y los líquenes comienzan a colonizarla hasta la fecha en la que se realiza la datación. Según pasa el tiempo, la colonia va creciendo en diámetro y este crecimiento se puede medir.

Esta técnica se puede utilizar con éxito para datar superficies de hasta 5.000 años. Evidentemente, cuanto más atrás en el tiempo, mayor puede ser el margen de error.

¿En qué situaciones pueden quedar expuestas nuevas superficies para ser colonizadas por líquenes? En riadas, en caídas de bloques y de construcciones por terremotos, en movimiento de masas rocosas por glaciares, deslizamientos de ladera, etc.

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En esta cantera de granito abandonada los líquenes comenzaron a proliferar sobre las superficies expuestas con el cese de la actividad de extracción.

Esta técnica de datación se emplea en el estudio de los procesos geológicos activos en campos como la geología del Cuaternario, estudios relativos a la variación del clima a lo largo de los últimos miles de años y los riesgos geológicos.

Algunas de las aplicaciones prácticas de la liquenometría son:

  • El estudio de la evolución temporal del retroceso de un glaciar. Y por tanto, las variaciones climáticas que se dieron en el pasado.
  • La datación y estudio de los efectos de grandes terremotos del pasado, de los que en muchas ocasiones no queda un registro documental.
  • Evolución de grandes deslizamientos o de zonas con importantes desprendimientos de roca por inestabilidad gravitacional.
  • Estudio de grandes riadas y sus periodos de retorno.
  • Como te puedes imaginar, también se utiliza con éxito en otras ramas del conocimiento como la Arqueología.

Cómo se realiza la datación liquenométrica

Simplificando mucho, la obtención de una edad se realiza estimando una curva de crecimiento climático en función de la localización geográfica en la que se encuentran y relacionando esta curva con el diámetro de la colonia.

Estos cálculos son relativamente complejos y se tienen en cuenta parámetros tales como la especie en concreto de liquen, la cantidad de insolación que le llega a la colonia en función de su localización (solana-umbría), la elevación a la que se encuentra, si se halla en una superficie plana o inclinada, etc.

¿SABÍAS QUE…?

Para calibrar la curva de crecimiento de las colonias de líquenes también se miden de forma sistemática en los cementerios cercanos a la localidad de estudio.

Las lápidas son superficies de piedra expuestas en las que está marcada la fecha de primera exposición y por tanto se sabe cuándo comienza la colonización por líquenes.

© Textos de Javier Elez.

© Fotografías de Gabriel Castilla y Javier Elez.

¿Quieres saber más sobre métodos de datación?