Jose Bolzicco (1) - Raquel Morales (2)

(1) Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas – Universidad Nacional del Litoral – Santa Fe - Argentina

(2) Facultad de Ciencias Geológicas – Universidad Complutense de Madrid – Madrid - España

The objectives of this study are to update the hydrogeological knowledge of the aquifer related to the Almadrava spring, to explain how is its function, which are the sea -aquifer relationships and how is the evolution of the aquifer from the first studies. One serious problem is the geological structure around the Almadrava spring, which controls the aquifer-spring relationship. Nobody knows exactly the sea-aquifer relationship. There aren´t large temporary variations in the groundwater quality, and spatially it is in accordance with the materials and the main zones of recharge, conduction and discharge. With the field information was possible to design the piezometric surface of the upper aquifer around the Almadrava spring. The flow is perpendicular to the coast line, except around the spring where the rise flow of the Liasic confined aquifer changes that surface and near the golf country where the extraction wells makes a regional pumping cone.

The water balance brings a good behaviour approximation to the spring discharges. The joint use of both the conductivity, temperature and flow registers of the spring, and the precipitations and variations of the piezometric head in the recharge zone, allows to establish a first functioning model of the Almadrava spring.

El trabajo tiene como objetivos principales revisar la configuración hidrogeológica del acuífero en el entorno del manantial de Almadrava de modo de poder explicar con mayor claridad su funcionamiento; establecer las posibles relaciones acuífero - mar y analizar la evolución del acuífero desde que existe información. Si bien se ha avanzado en el conocimiento geológico de la unidad no se ha podido profundizar demasiado en la estructura del entorno de la fuente. Tampoco es clara la relación acuífero - mar. No se aprecian grandes variaciones en la composición del agua subterránea desde el punto de vista temporal, en tanto que espacialmente posee unadistribución acorde a los materiales que la contienen y a la proximidad a las zonas de recarga, conducción y descarga (manantiales y mar). Con la información disponible se ha podido determinar la superficie piezométrica del acuífero superior en el entorno del manantial. Se aprecia un flujo perpendicular a la costa que, en las inmediaciones de la fuente, queda modificado por efecto del flujo ascendente del acuífero semiconfinado subyacente constituido por las calizas Liásicas, además de un cono de bombeo regional dado por extracciones de un campo de golf. El balance hídrico refleja con suficiente aproximación el comportamiento de las descargas de la fuente de Almadrava. La interpretación combinada de los registros de conductividad eléctrica, temperatura y caudales en la fuente, y de las precipitaciones y variaciones de niveles piezométricos en la zona de recarga, han permitido establecer un modelo de funcionamiento del manantial coherente con las observaciones.

El manantial de Almadrava se convierte en el punto de descarga de una unidad hidrogeológica compleja desde el punto de vista estructural. La interpretación del funcionamiento del sistema acuífero y de la fuente en particular ha sido hasta ahora un trabajo arduo que no ha tenido los resultados esperados. Tanto el acuífero como la fuente de Almadrava revisten importancia desde el punto de vista de su posible uso para diferentes tipos de consumo (humano o riego), ya sea en épocas normales o de mayor demanda por la presión turística. La forma en que se produce la descarga del acuífero ya sea en forma difusa por la línea de costa o en la fuente de Almadrava (5 a 30 Hm ³ /año) es el objetivo final del presente trabajo.

La isla de Mallorca, con una superficie de 3640Km ² , está localizada entre los 2º y 4º de longitud E y los 39º y 40º de latitud N (Fig.1). El área de trabajo (Fig. 2), abarca una superficie de aproximadamente 40km ² , ubicándose en el extremo NE de la isla. Los puntos mas elevados son el Puig de María (333 msnm) y el Puig de Santuari (141msnm), no obstante la zona de recarga del acuífero se ubica algo mas al W en la sierra Tramuntana, que con una orientación NE-SW y una longitud de 89Km posee cotas superiores a los 600msnm. El área de la sierra es la de mayor pluviosidad de la isla, con promedios de 1000mm anuales, en tanto que en la zona de la costa los montos disminuyen en

casi un 50%, con valores medios de 630 mm anuales. Las precipitaciones máximas suceden en el otoño y las menores en el verano. Los cauces de agua superficial son intermitentes y solo se cargan de agua durante precipitaciones de gran cuantía, permaneciendo la mayor parte del año secos.

3. HIDROLOGIA SUPERFICIAL

El área se encuentra surcada por pequeños torrentes que descargan aguas pluviales únicamente cuando aquellas son de tipo torrencial. El 60% del tiempo los mismos permanecen secos. Se destacan los torrentes de San Jordi, de la Font de Mal Any y de Sitges asociado a la fuente de Almadrava. Este último conduce los aportes esporádicos de las lluvias torrenciales y los volúmenes surgentes por la fuente de Almadrava.

Existe una estación de aforos, ubicada inmediatamente aguas abajo de la fuente, en donde se registran diariamente las variaciones de nivel hidrométrico. Los niveles y caudales aforados son producto de las escorrentías superficiales generadas por las precipitaciones y por los aportes de la fuente de Almadrava. El caudal máximo aforado ha sido de 8.5m ³ /seg, y el volumen medio anual de escurrimiento por el torrente es de 14.5Hm ³ . Sus aguas poseen conductividades eléctricas que oscilan entre 4000-30000 µS/cm ² , valores medidos en el salinómetro ubicado en la surgencia de la fuente a unos 2Km de la línea de costa. El sistema de clasificación propuesto por Meinzer indica que el manantial de Almadrava estaría considerado como de segunda clase, con un caudal medio de 0.46m ³ /seg.

Utilizando la expresión

Se puede estimar el Qt, caudal medio anual esperado en el manantial, donde A es el área de la captación de la fuente (19 Km ² ) y R la recarga efectiva del sistema (estimada a través del balance hídrico, luego de descontar la evapotranspiración y el almacenamiento del suelo). La Tabla Nº 1 presenta una comparación entre los caudales estimados y los aforados. Una correlación del 94%, entre los valores estimados y los aforados, es indicativo del buen grado de conductividad que posee el sistema hacia el punto de descarga:

Dependiendo de la magnitud de las precipitaciones, al cabo de 24-48 hs. se alcanzan los caudales picos para luego, de no mediar otros eventos, producirse una descarga del mismo en tiempos que oscilan entre 10 y 50 días. Un análisis de la evolución de la curva de recesión del manantial permite apreciar tres ramas principales. La primera con una caída rápida de caudales hasta el octavo día después de producido el pico, y se corresponde con el cese de los aportes, casi directos, generados por los conductos kársticos. Una segunda rama con una duración de unos 45 días con menor pendiente, asociada con el aporte del agua de lluvia pero que llega al manantial desde sitios mas alejados o a través de medios menos conductores. Y una tercera que presenta nuevamente un aumento en la pendiente de la descarga, esta fase de agotamiento correspondería al vaciado del propio acuífero, mas allá del evento lluvioso producido.

La estructura de la unidad hidrogeológica Almadrava consiste en un conjunto de láminas cabalgantes imbricadas de dirección general SW-NE y buzamiento al SE. Su emplazamiento (hacia el NW) se produce por la fase compresiva (NW-SE) al final del Oligoceno - Mioceno Medio. El nivel de despegue de las láminas son los materiales plásticos del Keuper. Esta estructura es compleja debido al problema de diferenciación de las unidades Keuper - Retiense - Lías, tanto en campo como en testigos de sondeo, puesto que representan materiales de la misma litoestratigrafía y distinta cronoestratigrafía. Este hecho, junto con la existencia de recubrimientos Cuaternarios que impiden el seguimiento de las estructuras en superficie y los escasos sondeos con registro geológico fiable, impiden una adecuada interpretación de las estructuras.

Los cabalgamientos favorecen la compartimentación del acuífero. Así, las láminas cabalgantes incluidas en los actuales límites hidrogeológicos (Gelabert, 1996) son, de N a S, la de Tomir, la de Axartell y la de Son Vila- Es Fangar. Respecto a los límites anteriores se ha descartado la zona occidental del Tomir puesto que el cabeceo de la estructura es hacia el W (la Fuente de Almadrava se localiza al E) y se ha incluido la lámina de Son Vila- Es Fangar ya que su orientación señala hacia el manantial (Fig.2). Esta compartimentación de la unidad es clara en las zonas con relieve pero en el Llano, cerca de Almadrava, los sedimentos Cuaternarios no permiten observar la estructura, de lo que se deduce que el límite N-NE de la U.H. no está todavía bien definido.

En conjunto la interpretación, según se deduce del mapa geológico presentado (Fig. 3) y los cortes geológicos incluidos (Fig. 4) es la siguiente: el Puig de Almadrava constituye una lámina alóctona, cabalgante sobre la escama de Axartell que constituye el acuífero liásico confinado. Hacia el E los materiales del Mioceno discordantes fosilizan el cabalgamiento, la inexistencia de sondeos no permite continuar la estructura en profundidad. El Puig de María y el Puig de Santuari constituyen escamas alóctonas sobre la escama del Tomir, bajo las cuales se supone existe un importante paquete de materiales poco permeables (Mioceno). Entre el sondeo de Can Calent y Almadrava bajo los sedimentos cuaternarios debe continuarse la traza del cabalgamiento de la lámina de Axartell, que en profundidad los materiales del Keuper pueden constituir un umbral hidrogeológico entre las dos láminas consideradas.

Existe un fuerte control estructural en el funcionamiento hidrogeológico de la unidad en estudio. La geología es el principal condicionante del flujo general del agua, que se produciría paralelo a la dirección de los cabalgamientos (SW-NE) con posibilidad de converger en Almadrava.

El problema del recubrimiento Cuaternario en el Llano de Pollença que impide determinar el límite N-NE, sugiere la posibilidad de que el agua recargada en la lámina de Tomir parte descargue al Llano de Pollença y parte hacia la Cala de Sant Vicent y no en Almadrava (Fig.2).

Los materiales del Keuper juegan un importante papel en la hidrogeología de la zona no sólo porque constituyen la base impermeable de los acuíferos carbonatados, sino porque, debido a su comportamiento plástico, constituyen el nivel de despegue de las láminas cabalgantes actuando como barrera hidráulica que favorecen la compartimentación del acuífero Liásico en escamas individualizadas, pudiendo existir ventanas hidráulicas en profundidad. La existencia de estas ventanas en el área comprendida entre la localidad de Pollença y la fuente justificaría el flujo de la lámina del Tomir hacia el manantial. La interpretación de los cortes geológicos indica la existencia de un cabalgamiento en profundidad entre Pollença y la fuente que actuaría de umbral hidrogeológico, hecho que deberá ser comprobado mediante sondeos mecánicos en el área.

Con el objetivo de conocer la evolución espacial del acuífero se seleccionaron un total de 29 sitios de medida de niveles piezométricos (Fig.2), siendo uno de los principales inconvenientes el hecho de que no todos los sitios de medida pertenecen al mismo acuífero.

Existen diferencias de nivel entre las tres láminas cabalgantes, lo que implica el trazado de isopiezas de forma independiente. Pero no existen datos suficientes para las láminas de Tomir y Son Vila, únicamente los niveles indican un flujo paralelo a la superficie de los cabalgamientos. El nivel estático en Can Calent denota independencia de este sector con la lámina de Tomir por lo que se descarta su relación directa con Almadrava, drenando posiblemente hacia el Llano de Pollença.

En la Fig. 5 se presentan los niveles piezométricos medidos en la unidad durante la campaña Abril-Mayo 1998. Las isopiezas representadas corresponden al acuífero superficial libre, formado por los materiales permeables del Cretácico, Cuaternario y Mioceno al E (y ocasionalmente Liásico) en la lámina de Axartell. Se observa un flujo perpendicular a la costa que, en las inmediaciones de la fuente, queda modificado por efecto del flujo ascendente del acuífero semiconfinado subyacente constituido por las calizas Liásicas. Aguas arriba se detecta la depresión que origina el bombeo del pozo del campo de golf. Se observa un gradiente uniforme, desde los 16 a 4 msnm, del orden de 0.4%. Si se considera que este sector tiene asociada una T=10m ² /dia, una primera estimación de los caudales que circulan y descargan a la bahía de Pollença, brinda valores del órden de 100m ³ /día, lo cual daría un volumen anual de descarga hacia la bahía de Pollença de 0.02Hm ³ .

Si bien existen en la zona estimaciones sobre los parámetros hidráulicos del acuífero Liásico, ninguna de ellas está firmemente sustentada, puesto que solo se ha podido identificar un ensayo de bombeo en la zona de estudio, el que resulta ser de corta duración y sujeto a diversas interpretaciones (Tabla Nº2).Además en el sitio del ensayo el acuífero se presenta como libre, siendo que aguas abajo, en el entorno del manantial de Almadrava el mismo es confinado, zona en la que no se dispone de ensayos para efectuar estimación de los parámetros hidráulicos. Por sobre el acuífero confinado existe otro en formaciones de baja permeabilidad, acuífero Cretácicoel cual tampoco ha sido ensayado, aunque se dispone de algunas estimaciones de transmisividad.

A partir de las representaciones gráficas de Piper Hill y Schoeller se han identificado en la zona dos tipos básicos de aguas, entre las que existen toda una serie de términos intermedios:

Aguas bicarbonatadas cálcicas: de baja a moderada mineralización (600-1100 µS/cm ² ), con altas relaciones rHCO3/rCl (entre 1 y 4) y rCa/rCl (>1) y baja relación rMg/rCa (< 0.3), propias de aguas que recorren terrenos calcáreos. Representan por tanto el agua de circulación general.

Aguas cloruradas sódicas: de elevada mineralización (4000-12000 µS/cm ² ), presentan muy bajas relaciones rHCO3/rCl (<0.1) y rCa/rCl (<0.1) y alta relación rMg/rCa (entre 0.4 y 1), indicio de una potencial influencia marina.

Estudios preliminares de mezcla de aguas, indican que en la zona de Almadrava el contenido de agua de origen marino oscila entre 10-15%, apareciendo en la fuente como fenómenos modificadores más claros, la disolución de calcita/dolomita y la adsorción/desadsorción de sodio.

Por lo que en la fuente de Almadrava nos encontramos, posiblemente, ante la mezcla de aguas de composición similar, afectadas por procesos de intrusión marina variable, con frecuentes fenómenos de intercambio iónico. Esta situación reflejaría unas condiciones dinámicas de la posición de la interfaz, dadas por su desplazamiento durante los eventos más lluviosos, aspecto que deberá considerarse con un seguimiento analítico mas detallado del agua del manantial.

Trabajos previos (Gelabert, 1996; Gerson, 1997) han aplicado diversos modelos de balance (BALAN, Samper,Garcia Vera, 1992; BALDOS 10, Tore, 1996) que a nivel anual han dado resultados bastante satisfactorios, habiendo utilizado datos de precipitaciones y temperaturas (como entradas al modelo) de los últimos 26 años (1970-1996), con el objetivo de simular las descargas en Almadrava. Por ello solo se efectuó un balance hídrico tradicional de paso de tiempo diario de los últimos 7 años (1991-1997) de modo de confirmar alguno de los aspectos pendientes de los trabajos previos. Lo cual permitió además efectuar algunas interpretaciones sobre el funcionamiento del sistema hídrico superficial y subterráneo.

Todo el sistema se moviliza a través de los impulsos que generan las precipitaciones en la alta cuenca. Sobre todo las recargas generadas en el área de suelo desnudo compuesto por material kárstico aflorante (Lias). El acuífero kárstico estaría actuando como un simple medio de transporte del agua precipitada a través de canales preferenciales de flujo (conductos).

Ello se refleja en el funcionamiento de los niveles acuíferos de los piezómetros UFA-23 y UFA 21. Ante impulsos de lluvia, los niveles acuíferos suben rápidamente, alcanzándose en cortos períodos de tiempo desniveles de hasta 30 metros. Del mismo modo pasado el evento los niveles descienden rápidamente hasta alcanzar su nivel de base original. La relación entre los montos precipitados acumulados y las variaciones netas de nivel observadas en los piezómetros, arroja un coeficiente de correlación del 85%. A los montos precipitados se les ha descontado por balance la evapotranspiración y el almacenamiento en el suelo. No se han descontado pérdidas por escurrimiento superficial, considerado en principio como despreciable.

Mediante esta sencilla relación se confirma el umbral de 20mm/dia, a partir del cual se generan ascensos de niveles en los piezómetros analizados. Además si se considera que la precipitación efectiva es la que realmente produce el ascenso de niveles, el cociente entre ambos será una medida indirecta de la porosidad del acuífero, la que se sitúa en torno al 15%.

El posterior movimiento del agua en el acuífero es lo que mayores incertidumbres genera en el conocimiento del sistema, dado la falta de un conocimiento de mayor detalle de la geología.

Es por ello que el paso final en la evaluación es tratar de comparar los caudales o volúmenes aforados en Almadrava con la recarga directa del acuífero.

En éste sentido la correlación a nivel mensual entre dichas variables conduce a obtener un coeficiente del 70%. Aunque si lo que se analiza son cada uno de los eventos lluviosos a nivel diario que generaron cambios en la fuente, el coeficiente de correlación se sitúa en torno al 85%.

En el balance solo se han tenido en cuenta las variables básicas del sistema hidrológico obteniéndose, a pesar de ello, valores acordes a la realidad supuesta del sistema. Las extracciones al sistema son mínimas (riego y agua potable) y no han sido tenidas en cuenta. Para el período (1991-97) las principales variables han arrojado los siguientes valores medios:

En la Fig. 6 se presentan las evoluciones de niveles piezométricos diarios en el limnígrafo ubicado inicialmente en UFA-23 y luego en UFA-21 (ambos situados en la lámina de Tomir), junto con las precipitaciones diarias en la estación Lluc y el registro de caudales en Almadrava para el período octubre 1993 a mayo de 1998.

Se aprecia cómo para eventos lluviosos de distinta magnitud los niveles piezométricos sufren oscilaciones de hasta 35 metros, asociado ello con incrementos de caudales en Almadrava. reflejándose, la mayoría de las veces, una coincidencia entre los picos de los niveles piezométricos y de caudales. Al incorporar a éste análisis los registros de Conductividad eléctrica y Temperatura de la fuente (a partir de 1996) se puede mejorar el entendimiento del funcionamiento hidrológico del sistema acuífero.

La Fig.7 presenta a nivel cuatrimestral las variables mencionadas, niveles piezométricos en UFA-21, caudales, conductividad y temperaturas en Almadrava y precipitaciones en Lluc. Dada la dinámica que tiene el sistema, es indispensable analizar el funcionamiento del mismo a nivel de tormenta. En este sentido son valiosos los datos del limnígrafo y del salinómetro (registros horarios), en tanto que los datos de precipitación y caudales son diarios y son valiosos para el análisis, pero no permiten visualizar efectos de menor escala (como por ejemplo hidrogramas de crecida con dos picos, ó lluvias con distribuciones temporales diferenciadas).

El funcionamiento del manantial para una situación particular generada por un evento lluvioso aislado es el siguiente: ante un evento lluvioso se produce en la fuente un aumento brusco de los caudales, los que van acompañados de un aumento en la temperatura y conductividad, para en corto tiempo (horas) dichos valores bajen rápidamente. Las temperaturas

aumentan y disminuyen en término medio unos 4 ºC, en tanto que las conductividades pueden oscilar desde 15000-30000 µS/cm ² a 8000-12000 µS/cm ² . Esto se atribuye, en principio, a la mayor carga hidráulica que se tendría en la zona de recarga, la que expulsaría por el manantial en un inicio el agua salobre de origen marino, hasta aumentar progresivamente la proporción del agua de lluvia en la descarga, haciendo bajar la conductividades y temperatura. Pasado el pico del hidrograma y conforme van disminuyendo los caudales, por el cese de las lluvias, los valores de temperatura y conductividad comienzan a crecer nuevamente. Ello se debería, en principio, a la disminución del aporte de agua de lluvia y al aumento en la proporción de mezcla con el agua salobre (más caliente y conductiva). Llega un momento en el cual el caudal que surge por la fuente es mínimo y se produce una nueva caída de temperatura y conductividad en el agua. Ello se debería a que cesa el aporte de agua mas cálida y salina de origen marino y comienza a predominar el agua del nivel acuífero superior, que es levemente mas fría (condicionada por la temperatura media ambiental) y de salinidad inferior. (ver Fig.7). Si el régimen de lluvias resultara más complejo la interpretación previa puede no resultar tan clara al analizar en forma combinada los registros de salinidad, temperatura y caudales de la fuente, junto con las precipitaciones en la zona de recarga y la variación de niveles en el acuífero.

• La interpretación geológica presentada indica que puede existir flujo entre la lámina del Tomir y Axartell, existiendo en profundidad un cabalgamiento que actuaría de umbral hidrogeológico.

Dicha conexión se localizaría entre el área del Puig de María y el de Santuari, hecho que deberá ser comprobado mediante sondeos mecánicos. Se descarta la conexión de dichas láminas en el entorno del sondeo Can Calent, la piezometría presentada respalda esta desconexión.

• La configuración geológica al E de Almadrava queda sin resolver, los sondeos en el área son insuficientes debido a la complejidad estructural. Deberá continuarse con las investigaciones.

• No existe una diferencia notable de calidad de las aguas en las distintas escamas, las que evolucionan en el sentido del flujo, de carácter Bicarbonatadas Cálcicas a Cloruradas Sódicas, existiendo una neta influencia marina en el extremo NE de las escamas.

• El resultado del Balance Hídrico confirma que el umbral de precipitación efectiva, que genera el rápido ascenso de nivel en los piezómetros de control (UFA-21, UFA-23), es de 20mm/día.

• Considerando el cociente entre la recarga efectiva y la variación de niveles piezométricos se obtiene una medida indirecta de la porosidad del acuífero, que se sitúa en torno al 15%.

• La correlación de esta recarga directa con los caudales aforados a nivel mensual es del 70%, el coeficiente de correlación aumenta al 85% al considerar cada evento lluvioso a nivel diario.

Se agradece especialmente la colaboración prestada por la Junta de Aguas Baleares en los trabajos de campo e información de base, al Instituto Tecnológico Geominero, y al cuerpo docente del XXXII Curso Internacional de Hidrología Subterránea.

Custodio E. y Llamas M. R.,1993.Hidrología Subterránea.Tomos I y II.2da. Ed. revisada. Ed. Omega

García H. O.; Delgado B. C. y Sahun A. B.,1996. Actuaciones del Servicio Geológico de Obras Públicas de Mallorca. IV Simposio de Hidrogeología. 237-252.

Gelabert, B., 1996. Funcionamiento Hidrogeológico del Sector Oriental de la Serra de Tramuntana de Mallorca. XXX CIHS. Barcelona.151p

Gelabert B.; Cardoso G.; Custodio E.; Baron, A.; Manzano, M. y Juncosa, M. Nuevas Perspectivas sobre la Unidad Hidrogeológica de Almadrava, Serra Tramuntana (Mallorca): Interpretación de Datos Químicos e Isotópicos Basada en Estudios Geológicos. 108p. (Inédito).

Gerson, C., 1997 Comportamiento de los Manantiales del Karst Nororiental de la Serra Tramuntana, Mallorca. Tesis Doctoral.Univ. Politécnica de Catalunya. 212p. Barcelona.

Guardiola, J. M., 1951.Hidrología Superficial de la Isla de Mallorca. Rev.de Geofísica.10(38)98- 117

Guzman, F., 1951.Hidrología Subterránea de la Isla de Mallorca.Rev.de Geofísica,10(38)118-130

ITGE, 1961. Mapa Geológico de España. Hoja Nº 644. Pollença (Mallorca) Baleares. Esc.1:50000.

ITGE, 1996. Nota Técnica sobre el Sondeo de Investigación " Almadrava 96" - T.M. Pollença.

ITGE, 1997. Nota Técnica sobre el Sondeo de Investigación " Almadrava 97" - T.M. Pollença.

ITGE, 1998. Nota Técnica sobre el Sondeo de Investigación " Can Calent" - T.M. Pollença.

ITGE, 1998. Nota Técnica sobre el Sondeo de Investigación " Can Musqueroles" - T.M. Pollença.

Morales R., Bolzicco, J., 1998. Estudio Hidrogeológico del Funcionamiento del Manantial de Almadrava (Mallorca). XXXII CIHS. Barcelona. 156 p.

Sahun Artiga, B., 1995. Hidrogeología de la Unidad Hidrogeológica 18.05 Almadrava. Mallorca. D.G.O.H. MOPTMA.