miércoles, 27 de julio de 2011

UNAS REGLAS BÁSICAS PARA DETERMINAR EL ÁREA DE RECARGA DE UNA CUEVA.


Marius van Heiningen


INTRODUCCIÓN.

El área de recarga de una cueva es el área que alimenta su acuífero, bien por infiltración directa (lluvia , nieve), por escorrentía e infiltración subsiguiente o por absorción de cursos superficiales (arroyos, ríos, lagos). Para los espeleólogos es un factor importante, porque, por un lado puede indicar la procedencia de los flujos subterráneos que podemos encontrar dentro de la cueva, y por otro lado es un indicador muy valioso para determinar el desarrollo potencial que puede tener la cueva que estamos explorando.
Además, si se trata de áreas de recarga grandes nos ayuda a aproximar los máximos de caudal durante las crecidas, muy importante por su aspecto de seguridad. Por ejemplo, no es raro que una tormenta descargue enormes cantidades de lluvia mientras se encuentre invisible detrás de una montaña, resultando en súbitas subidas del nivel de agua por decenas (y hasta cientos) de metros en poco tiempo.
Sin embargo, la determinación del área de recarga no es tarea fácil, porque no consiste simplemente en delimitar los afloramientos de la formación geológica en donde se ha formado la cueva, sobre un mapa geológico. Hay varios factores que juegan su papel y es importante reconocerlos e intentar averiguar su impacto. Ejemplos de algunos de estos factores son: las barreras tectónicas, múltiples desagües de un solo macizo calcáreo, afloramientos separados, la escorrentía de la lluvia o la presencia de sumideros. Por tanto hace falta ordenar algunas reglas básicas, que intentamos a continuación.
En uno de los siguientes artículos se aplicarán estas reglas sobre el acuífero del Pozo Azul (Covanera, Burgos), la cueva sumergida más larga del mundo, en un intento de averiguar el potencial de la longitud de este grandioso sistema.


UNAS REGLAS BÁSICAS.

Existen algunas reglas básicas que pueden ser de gran ayuda para nuestros intentos de establecer los limites del acuífero que alimenta la cueva que estamos explorando:
1) Los macizos calcáreos drenan hacia sus puntos topográficamente más bajos. Por tanto hay que localizar todas las fuentes importantes, para identificar los diferentes acuíferos.
2) El gradiente hidráulico es importante porque nos indica la probabilidad de desagüe de una zona particular (y dentro del mismo afloramiento) hacia nuestra cueva o hacia otro lugar.
3) La presencia de anticlinales, sinclinales y fallas.
4) Los afloramientos separados por rocas superiores: puede formar parte del mismo acuífero.
5) Los afloramientos separados por rocas inferiores: NO suele formar parte del mismo acuífero.
6) Las pendientes superiores pueden alimentar al acuífero por escorrentía; además es posible que ríos y arroyos puedan ser (parcialmente) absorbidos en sumideros.

La figura 1 muestra que el punto más bajo del macizo se encuentra en A, donde se ha formado el manantial de mayor caudal. La parte de la derecha del macizo tiene un gradiente hidráulico favorable hace el punto B, y se ha formado un acuífero de menor caudal.


sábado, 4 de junio de 2011

QUÍMICA ELEMENTAL PARA LA DISOLUCIÓN DE CALCITA (II):



El dióxido de carbono (CO2) y el pH del agua.


Marius van Heiningen



PRÓLOGO.

Este artículo es la continuación del artículo “Química elemental para la disolución de calcita (I): Conocimientos básicos”. Puede ser de interés para el aficionado que quiere saber algo más acerca de la influencia del dióxido de carbono sobre la pH del agua, y finalmente (otro artículo) sobre la disolución de calcita. Soy conciente que para algunos puede parecer muy seco y poco interesante, no sé, igual con un poco de empeño no resulta tan aburrida, suerte.
También se recomienda de leer este artículo en pdf, porque en este formato las formulas no se cambian. Para hacerlo, pinchar en el título.




INTRODUCCIÓN.

En este artículo se explicará como se puede calcular el pH, una medida para la acidez de una solución, de agua que está en contacto con el gas dióxido de carbono.
El dióxido de carbono (CO2) es un gas natural que forma parte del aire que respiramos y cuyo contenido actualmente (octubre 2010) es un 0,039 por ciento. También es denominado como gas carbónico o anhídrido de carbono, aunque estos nombres están cada vez más en desuso. Aunque se trata de un gas traza (gas presente en pequeñas cantidades), su omnipresencia hace que toda agua presente en la atmósfera entre en contacto con el.
Y .....¿Que pasa cuando agua está en contacto con el gas dióxido de carbono?
La respuesta es que parte del gas se disuelve dentro del agua, donde forma el ácido carbónico (H2CO3), un ácido capaz de disolver caliza. La capacidad de disolución de caliza por agua ácida depende de la cantidad del gas que se haya disuelto en ella.
Además, el contenido de dióxido de carbono en el aire del suelo es mucho más elevado, desde un 0,039% hasta un 20 %, en casos muy especiales, lo que significa que el agua del suelo tiene mucha más capacidad para disolver caliza.


La figura 1 muestra las formulas más importantes de este artículo.


martes, 26 de abril de 2011

QUÍMICA ELEMENTAL PARA LA DISOLUCIÓN DE CALCITA (I).


Conocimientos básicos.

Marius van Heiningen.


INTRODUCCIÓN



Los procesos y ecuaciones químicas de la disolución de calcita en agua con cierto contenido de dióxido de carbono (CO2 )
Sin embargo, son de altísima importancia para el espeleólogo interesado en la espeleogénesis , porque la formación de cuevas depende en gran medida de la disolución de calcita por aguas meteóricas (provenientes de la precipitación). Por tanto, para poder profundizarse en la química de la espeleogénesis es fundamental saber cómo se calcula, por ejemplo, el pH de aguas naturales o la cantidad de calcita que se disuelve en ella (debido a la presión parcial del gas dióxido de carbono).
Sin embargo, es imposible entender los procesos y cálculos, sin tener nociones básicas de algunos aspectos elementales como son: una ecuación química, la masa molar, una concentración, el pH (logaritmos), la presión parcial o la constante de equilibrio.

En este artículo se explica la química básica necesaria para poder entender la información acerca de la disolución de calcita, que será tratado en siguientes artículos. Soy conciente que para mucha gente la química es un “coñazo” (sin ofender a la mitad femenina), y por tanto solo trataré lo absolutamente indispensable.
A lo mejor soy algo iluso, pero realmente creo que si el lector es capaz de comprender la relación entre el pH, la calcita disuelta y el contenido de dióxido de carbono (CO2 )

Los conocimientos básicos que aquí serán tratados son:
  • Las ecuaciones químicas
  • La masa molecular y masa molar
  • Las concentraciones y la presión parcial
  • Los logaritmos
  • El pH
  • La constante de equilibrio

El artículo termina con un ejemplo de cómo se puede calcular la concentración de calcita disuelta en agua pura, en mg/L, usando todos los conocimientos elementales adquiridos.

Como en blogger no se pueden poner subscript y superscript (??), he hecho una figura indicando como se queda en blogger y como debe de ser.


La figura 1 muestra como deben de ser las formulas y exponentos mencionados en este artículo.


jueves, 24 de marzo de 2011

POZO AZUL: EL PORQUE DE SU LOCALIZACIÓN.


Marius van Heiningen.


INTRODUCCIÓN

Después de los éxitos del espeleobuceo del verano pasado (2010) que convirtieron al Pozo Azul en la cueva lineal sumergida más larga del mundo, han aparecido numerosas publicaciones en internet. (Ya que) Me ha picado la curiosidad e hice una visita a la zona del Rudrón, en noviembre de 2010, acercándonos al Pozo Azul. Era un día de perros y por tanto no me he fijado en la geología, ni he sacado fotos. Sin embargo, si me he quedado con una imagen muy clara del manantial, motivándome fuertemente para emprender un estudio más en detalle.
Por curiosidad de saber el origen del caudal del Pozo Azul y por determinar la teórica expansión de la cueva, he descargado los mapas geológicos de la zona de la página del IGME. Creo que ya he encontrado unos aspectos muy interesantes acerca de los límites del acuífero, que serán tratados en un próximo artículo.

La figura 1 muestra el precioso manantial del Pozo Azul. El arroyo sale por la vegetación (esquina derecha inferior), la cual en crecida está completamente tapada. Las calizas compactas que se ve en la foto son del Santoniense Medio-Superior, con una edad de unos 85 millones de años. Foto de uso libre, autor Eltitomac.


domingo, 27 de febrero de 2011

HIDRODINÁMICA ELEMENTAL PARA ESPELEÓLOGOS (I)


Características del flujo laminar y turbulento y el número de Reynolds (Re).

Marius van Heiningen


INTRODUCCIÓN.
Al leer el título de este artículo una reacción lógica de muchos lectores puede ser: ”Bueno, si a mi me gusta visitar cuevas, para que necesito saber algo de hidrodinámica”? Sin embargo, no hay que olvidar que las cuevas se forman principalmente debido a la disolución de la roca por los flujos de agua y que el comportamiento de estos flujos influye en gran medida, tanto en la formación de las galerías individuales, como en el conjunto de conductos que componen el sistema hidrológico.
Repasaré algunos elementos básicos de flujos, intentando aburrir lo menos posible al lector y explicando en que parte de la espeleogénesis son importantes.
Este primer artículo tratará dos tipos de flujo de un líquido: el flujo laminar y el flujo turbulento, además se explica la manera de distinguirlos, mediante el número de Reynolds.

PEQUEÑA ADVERTENCIA.Me gusta describir las derivaciones y diferentes pasos para conseguir las formulas con bastante detalle. Es cierto que para algunos lectores no hace falta una descripción tan exhaustiva. Sin embargo, no todos tenemos el mismo nivel de educación en asignaturas como la física o las matemáticas y por tanto prefiero ir paso a paso.
A menudo se describe una formula tanto en símbolos como en palabras, porque al ponerla en el blog las formulas se suelen “mutilar”. Espero que la combinación de “formula mutilada” y descripción sea suficiente para poder entenderlo.


UN POCO DE HISTORIA.
Ya entre 1842 y 1845, Sir George Gabriel Stokes (que además en 1851 derivó la Ley de Stokes, usada para determinar la velocidad de caída de una partícula en un fluido) publicó los primeros artículos acerca de la dinámica de los fluidos, tratando aspectos de su movimiento y fricción. Stokes ya se daba cuenta de la importancia en la relación entre las fuerzas de inercia y las de viscosidad. Sin embargo, no fue hasta 1883 cuando Osborne Reynolds lo popularizó con el conocido Número de Reynolds, que compara directamente la importancia de ambas fuerzas.


jueves, 27 de enero de 2011

MIS BLOGS DE GEOLOGÍA TODODS JUNTOS.



Marius van Heiningen

Aquí tengo una lista de blogs de geología que he encontrado en la red. Se ha usado el gadget de "mi lista de blogs", para que de este modo aparece la última entrada publicada (aparte de una pequeña descripción del blog). Los blog están ordenados alfabéticamente para facilitar su búsqueda. Como resumen, más abajo aparecen los mismos blogs en forma de listado. Me doy cuenta que solo he puesto una parte de los blogs que deben de haber. Si crees que hay que incluir algún blog más, mándame un correo.

Aquí el enlace hacia: Mis blogs de Geología.


viernes, 21 de enero de 2011

FORMACIÓN DE PROTOCONDUCTOS EN LA INTERSECCIÓN DE DOS FRACTURAS.


Marius van Heiningen

INTRODUCCIÓN.
Si dentro de una cueva uno se detiene un momento para observar las paredes de una galería freática, esas galerías cuya sección es más o menos redonda o elíptica (los llamados tubos de presión), es muy probable que podrá determinar la fisura principal por donde la galería ha iniciado su crecimiento. Sin embargo, a menudo uno es capaz de distinguir dos fracturas prominentes, ambas con un desarrollo a lo largo de la galería (figura 1).
Poder explicar y predecir la localización exacta de las galerías dentro de un sistema de karst, es uno de los objetos de estudio de la espeleogénesis y se trata de un asunto altamente complicado. Por tanto, este artículo se concentra en un solo aspecto: explicar porque en una intersección de dos fracturas es muy favorable la formación de un protoconducto, basándose únicamente en la geometría y la velocidad del flujo. Otros factores importantes para la formación de protoconductos (solubilidad de la roca, presencia de pirita o yeso, etc.) serán tratados en otro artículo. Igualmente no trataremos las leyes de la hidrodinámica (ley de Poiseuille, ecuación de Bernoulli, Darcy-Weisbach, etc.), aunque su aplicación ilustran unos aspectos altamente interesantes, como por ejemplo la altura hasta donde puede subir el agua en una galería durante una crecida, por causa de un estrechamiento. Por tanto, también serán tratados en otro artículo.



La figura 1 muestra un tubo freático (en verde) que se ha desarrollado alrededor de la intersección de dos fracturas (en rojo y naranja).

jueves, 6 de enero de 2011

MIS BLOGS DE ESPELEO TODOS JUNTOS


Marius van Heiningen


Esta lista de blogs de espeleo es un "update" de mi lista de blogs de mediados de 2008. Además se ha usado el gadget de "mi lista de blogs", para que de este modo aparece la última entrada publicada (aparte de una pequeña descripción del blog). Los blog están ordenados alfabéticamente para facilitar la búsqueda de algún blog en particular. Como resumen, más abajo aparecen los mismos blogs en forma de listado. Me doy cuenta que solo he encontrado una parte de los espeleoblogs que deben de haber y por tanto agradecería los enlaces hacia blogs ausentes. Mi correo se puede encontrar en mi perfil. Finalmente algo de autopromoción: si tienes un blog y crees que "Espeleogénesis: La formación de cuevas" merece la peña, no me parecería mal un enlace desde tu blog. Al final y a cabo, se escribe para llegar al mayor número de gente posible dentro de un grupo específico.

Aquí el enlace hacia "Mi lista de blogs de Espeleología".

Para facilitar las descargas, he subido una copia de cada artículo a Scribd en formato pdf. Este formato en pdf se puede abrir pinchando en el título de cada artículo.