Hydrochemical characteristics of an overexploited karstic aquifer: the case of the Cabeçó d’Or (SE Spain)

Abstract

The karstic system of the Cabeçó d’Or is a small overexploited aquifer where water level declined by more than 200 m from the early sixties to 1987. After this year the water level has recovered 20 m and it has been almost stabilized. The waters of this aquifer are calcium-sulphate type and show a clear thermal positive anomaly. Mineralization has been related to the presence at depth of evaporite deposits (Keuper facies) rich in gypsum. The processes occurring in the aquifer include the dissolution of gypsum, calcite and dolomite, and the precipitation of calcite. Lower concentration in sodium than chloride shows a cation exchange processes between water and clay minerals. These processes could be favoured by the input of CO2. The content of carbon-13 could be related to the deep CO2 inputs. Fractures within the study area appear to be responsible for the temperature and CO2 anomalies, as well as for the elevated concentrations of radon and radium encountered in these waters. Oxygen-18 and carbon-13 have remained relatively constant, reflecting the relatively stable hydrogeochemical conditions. This hydrogeochemical stability over time is interpreted as an indication that overexploitation of the aquifer has not induced any significant deterioration in water quality. The thermal anomaly of groundwater can be responsible of a mixing processes what prevent a vertical hydrogeochemical zoning.

El sistema kárstico del Cabeçó d’Or es un pequeño acuífero sobreexplotado donde los niveles han descendido más de 200 m entre los años 60 y 1987. Después de ese año los niveles han recuperado 20 m y se han estabilizado. Las aguas de este acuífero son sulfatadas cálcicas y presentan un claro carácter termal. Su mineralización ha sido relacionada con la presencia de rocas evaporíticas (facies Keuper rica en yesos) en profundidad. Algunos de los procesos que tienen lugar en el seno del acuífero son la disolución de yeso, calcita, dolomita y precipitación de calcita. Las menores concentraciones de sodio que de cloruro apuntan a procesos de intercambio iónico entre el agua con minerales de la arcilla. Estos procesos podrían estar favorecidos por la entrada de CO2. Los contenidos de carbono-13 parecen estar relacionados con la existencia de aportes de CO2 de origen profundo. Las fracturas de gran envergadura existentes en el área de estudio parecen ser las responsables del ascenso calorífico, del CO2, así como de las elevadas concentraciones de radón y radio encontradas en estas aguas. Los contenidos de oxígeno-18 y carbono-13 han permanecido relativamente constantes, lo que manifiesta unas condiciones hidrogeológicas e hidrogeoquímicas bastante estables. La relativa estabilidad hidrogeoquímica a lo largo del tiempo se manifiesta como un indicador de que la sobreexplotación del acuífero no ha originado cambios significativos en el deterioro de la calidad del agua. La anomalía termal del agua subterránea de este acuífero puede ser responsable de los procesos de mezcla, lo que dificulta la existencia de una zonación hidrogeoquímica en la vertical.