Caracterización hidrogeológica del sistema kárstico Gabinarraca-Menonitas-La Higuera en la cuenca de la quebrada El Túnel, Venado de San Carlos, Alajuela, Costa Rica
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| Formato: | tesis de maestría |
| Fecha de Publicación: | 2023 |
| Descripción: | El área de estudio comprende la cuenca hidrográfica de la quebrada El Túnel y se localiza en el distrito de Venado, cantón de San Carlos, provincia de Alajuela. En la zona existe un sistema de cavernas kársticas conformado por las cuevas Gabinarraca, Menonitas y La Higuera, las cuales además de poseer una gran belleza escénica, albergan un acuífero desarrollado en la porosidad terciaria resultante de la disolución de calizas fracturadas. El objetivo principal de la investigación fue identificar las características del flujo y la recarga del acuífero kárstico para generar el modelo hidrogeológico conceptual del sitio. La geología está compuesta por a) rocas sedimentarias del Mioceno Medio-Superior de la Formación Venado, las cuales albergan el acuífero en sus facies carbonatadas, b) productos volcánicos e intrusivos del Plio-Pleistoceno de las formaciones La Cruz y Grifo Alto c) lavas y piroclastos de la Formación Monteverde d) lahares de la Formación Bellavista y e) depósitos del Cuaternario que incluyen material de remoción en masa, sedimentos lacustrinos, aluviones, coluvios y piroclastos indiferenciados que, junto con la cobertura volcánica fuertemente meteorizada, producen los suelos de la zona. Estructuralmente, el área de estudio se ubica en el sistema transtensivo de Venado, compuesto por fallas de rumbo NNW, de tipo dextrales con componente normal, que originan una cuenca pull-appart. Geomorfológicamente la cuenca de la quebrada El Túnel es un rasgo alargado en el eje E-W, de forma oval-oblonga, de acuerdo al índice de Gravelius que tiene un valor de 1,62 y con pendientes promedio de 12° que se orientan hacia el SE. Las pruebas de trazadores permitieron determinar que las tres cuevas estudiadas están conectadas por el flujo del agua subterránea, además que la descarga en la boca Gabinarraca corresponde al caudal proveniente de la totalidad del acuífero y que el tiempo de residencia promedio del agua subterránea es de 144,65 días. Se definieron tres flujos denominados flujo NW, el cual proviene de la descarga de las nacientes Menonitas y su ingreso al sistema kárstico es por la cueva Menonitas; el flujo W se origina por la efluencia de la quebrada El Túnel y la infiltración difusa de la zona no saturada en la caverna Higuera. Finalmente, la convergencia de ambos flujos cambia de dirección hacia el S debido a la zona de falla La Cueva en la caverna Gabinarraca, no obstante, existen otros ingresos directos a través de dolinas, escorrentía superficial a través del cauce de la quebrada El Túnel y por otras cuevas de menor tamaño. El monitoreo constante (durante 1 año) del caudal, la temperatura y la conductividad eléctrica, mediante sensores de presión, mostró que los cambios en la dinámica del flujo de la caverna están estrechamente relacionados con los eventos superficiales, el caudal varía entre 30 y 183 L/s con picos y valles coincidentes con los máximos y mínimos de las precipitaciones. Por su parte la conductividad, asociada con el arrastre de sedimentos y la dilución por aguas meteóricas, tiene un retraso entre 1 y 5 días con el respecto a la señal asociada al caudal. La temperatura, por otra parte, suele ser menor y más constante en la caverna que en la superficie debido al efecto de regulación térmica producido por la caliza, mientras que al agua se mantiene a una temperatura levemente mayor que la de la caverna, lo cual se asocia al ingreso de aguas superficiales en contacto directo con la luz solar y al rápido flujo que limita el equilibrio térmico con el aire de la cueva. El cálculo de la recarga se realizó mediante los métodos de separación del hidrograma y balance de cloruros con los que se obtuvo, respectivamente, que un 31% y 39% de las precipitaciones recargan el acuífero. No obstante, se considera que la segunda cantidad podría estar sobreestimada dado que no se cuentan con los datos para calcular la escorrentía superficial. Los análisis químicos mostraron que los iones predominantes en el agua subterránea y superficial son el HCO3 y el Ca, por lo que se trata de aguas bicarbonatadas cálcicas, lo que se asocia a aguas meteóricas de reciente infiltración con un tiempo corto de residencia en el acuífero, mientras que el agua de lluvia varía entre bicarbonatada y clorurada cálcica. El empleo de técnicas de estadística composicional no permitió demostrar que se dé disolución de roca a lo largo del flujo, lo cual se asocia a la alta velocidad del agua que limita el tiempo de contacto con la roca, no obstante, sí se observa el proceso de intercambio iónico inverso con los sedimentos que recubren el lecho de las cavernas. Los datos isotópicos y el análisis de trayectoria en retrospectiva mostraron que las precipitaciones que recargan el acuífero provienen tanto del Mar Caribe como del Océano Pacífico, y su variabilidad se asocia a eventos meteorológicos locales como las lluvias convectivas y el aporte del reservorio del Lago Arenal, así como a fenómenos regionales como la ubicación de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) sobre Costa Rica y el ingreso de polvo del Sahara. Por su parte, el agua subterránea tiene valores más constantes que se explican por el proceso de atenuación por mezcla durante el tránsito en la zona no saturada y el retraso entre la recarga y la descarga. |
| País: | Kérwá |
| Institución: | Universidad de Costa Rica |
| Repositorio: | Kérwá |
| Lenguaje: | Español |
| OAI Identifier: | oai:kerwa.ucr.ac.cr:10669/89201 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10669/89201 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Karst Serie temporal Trazadores Hidrogeoquímica Isótopos Modelo conceptual Hidrogeología Acuífero kárstico |