UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIAFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINASPROCESOS GEOLOGICOS DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS Y FUENTES TERMALESGEOLOGIA GENERALSEMESTRE IAREQUIPA JUNIO 2014

PROCESOS GEOLOGICOS DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

CONCEPTO DE AGUAS SUBTERRNEAS:

Las aguas subterrneas son aquellas que provienen de la infiltracin, es decir, que se encuentran bajo la superficie terrestre, bien en los espacios porosos o en las fracturas y cavidades del material consolidado y sin consolidar. La rama de la geologa que estudia estas aguas es la hidrogeologa.

CLASES DE AGUAS SUBTERRNEAS:

1. Por su modo de presentacin:

Aguas vadosas o metericas. Aguas juveniles o magmticas. Aguas connatas o de formacin.

2. Por las sustancias en disolucin:

Aguas potables. Aguas duras. Aguas blandas.

MOVIMIENTO Y DESCENSO DE LAS AGUAS SUBTERRNEAS.

Factores:

Tipo y cantidad/ritmo de las precipitaciones. Pendiente del terreno (topografa) Textura de la roca o del suelo. Vegetacin. Estructuras geolgicas. Porosidad y permeabilidad.

1. Porosidad:

Es la relacin entre el volumen de los vacos (poros) y el volumen total del suelo o de una muestra del suelo y se puede expresar como un parmetro, sin dimensin o en forma porcentual.

N= (V - Vs) / V n= Vv / V n= I (Vs / V)

Donde:N = porosidadVs = volume de material solidoVv = volumjen vacosV = volumen total del suelo

A continuacin se muestra los valores ms frecuentes para e y n, en materiales diferentes.En general, un suelo comn tiene una porosidad entre 20 y 70 por ciento.

MATERIALCOEFICIENTE DE VACIO (e)POROSIDAD (n)

Arcilla limosa0.82 - 1.500.45 - 0.60

Limo arcilloso0.66 - 1.200.40 - 0.55

Limo arenoso0.43 - 0.660.30 - 0.40

Arena bien graduada0.43 - 0.660.30 - 0.40

Arena gravosa0.38 - 0.540.28 - 0.35

Grava arenosa0.33 - 0.540.25 - 0.35

Como vemos, la porosidad depende en gran parte del tamao de los granos del suelo y del sedimento.La porosidad total de un material no es el nico factor que determina si un suelo es acufero o no lo es. El parmetro clave es la porosidad eficaz o porosidad eficiente, de smbolo nef, que siempre es menor que la porosidad total; pero casi igual a esta para las partculas grandes y mucho menor para las partculas pequeas.

Una parte del agua inflitrada forma una pelcula adhesiva de espesor muy reducido (2 m) aprox) sobre cada partcula del suelo. Esta agua adhesiva queda practicamente atrapada; pues no circula ms a travs de los poros y bloquea una parte del espacio poroso para el flujo del agua no adhesiva.

2. Permeabilidad:

Capacidad de una roca de permitir el paso de un flujo de agua a tras de s. La permeabilidad depende de los tipos de vacos y de las propiedades especficas de ellos. Los vacos pueden ser poros o grietas conectados o no conectados entre s.

PROCESO EROSIVO

Es el principal proceso erosivo de las aguas subterrneas, principalmente en su circulacin dentro de los materiales del subsuelo es:

a) La disolucin, que consiste en el ataque qumico de las aguas subterrneas que al combinarse con el anhdrido carbnico, parte proveniente de la atmosfera y parte del desprendido por la descomposicin de las plantas, forma el acido carbnico, que acta sobre el carbonato de calcio de las calizas que se disuelve y se transforma en bicarbonato, el cual es una sustancia soluble. De este modo las aguas subterrneas van disolviendo las calizas y formando cavernas, grutas y cuevas, que pueden llegar a tener grandes dimensiones

El poder disolvente de las aguas subterrneas se intensifica considerablemente al aumentar la presin y la temperatura, as como cuando existen en aquellos gases disueltos. En particular, el agua qumicamente pura ejerce en las calizas un insignificante efecto disolvente, pero en presencia del anhdrido carbnico, la agresividad de esta agua aumenta considerablemente. Los terrenos calcreos son impermeables e insolubles al agua pura, pero suelen tener muchas fracturas, por las cuales penetra el agua con bicarbonato clcico, que las van disolviendo.

Esta reaccin es reversible, debido a que la sustancia disuelta es transportada en forma de solucin, y al contacto con el aire de la atmosfera, el bicarbonato pierde el CO y precipita de nuevo el carbonato de calcio CaCO.

RASGOS GEOMORFOLOGICOS PRODUCIDOS POR LA ACCION EROSIVA

Los rasgos geomorfolgicos o geoformas de relieve producidas por la accin erosiva de las aguas subterrneas son:

1. Modelado Krstico: El termino krstico proviene de la regin de Kras, de los Alpes Dinarios de la ex Yugoslavia (hoy Eslovenia) en el Adritico. Es un tipo de modelado que se pone de manifiesto por la disolucin del relieve de calizas y dolomas por efectos del agua. El paisaje krstico deja rasgos muy peculiares tanto en superficie como en el interior de la corteza.

a) Lenares o Lapiaz: Es el efecto de la disolucin en superficie que presenta rasgos rugosos a modo de canales ms o menos paralelos en rocas calcreas. Tambin se les conoce como rocas acarriladas.

b) Dolinas: Llamada tambin torca, es una depresin de forma ovalada, con contornos a veces sinuosos. Sus dimensiones son variables, desde algunas decenas de metros hasta algunos kilmetros de dimetro y la profundidad varia desde algunos metros hasta mas de 200 metros. Estos rasgos son formados por la disolucin o por la cada de los techos de las cavernas que se encuentra cerca de la superficie. Cuando varias dolinas se unen, forman una depresin de contornos sinuosos, parecidos a una rosa de ptalos abiertos y se la llama uvala. Tambin se las conoce como sumideros que se comunican con las profundidades por medio de canales verticales conocidos como pozos de infiltracin.

c) Pozos de Infiltracin: Son conductos verticales que unen los sumideros con las cavernas o grutas, por los cuales el agua superficial se introduce a profundidad.

d) Cavernas, grutas o cuevas: Son grandes oquedades que siguen zonas de fracturas y planos de estratificacin de rocas calcreas donde son mas fcilmente atacadas y finalmente disueltas. Muchas grandes cavernas son horizontales y a veces inclinadas, surgiendo que el control esta guiado por la posicin de la mesa de agua. Dentro de las cavernas a veces se presentan puentes naturales. La mayora de las cavernas se forman en el nivel fretico o inmediatamente debajo de el en la zona de saturacin. Las caractersticas que despiertan gran curiosidad a la mayora de los visitantes son las formaciones rocosas que proporcionan un espectculo maravilloso, que dicho de paso no son rasgos erosivos sino deposicionales creados por el goteo en grandes periodos de tiempo. Las diversas rocas de precipitacin que se encuentran en las cavernas se denominan espeleotemas como son las estalagmitas y estalactitas.

PROCESO DE TRANSPORTE

Las aguas subterrneas transportan los materiales productos de su accin erosiva, mediante el proceso en forma:

a) Solucin: Es el medio de transporte por el cual las aguas subterrneas traslada la carga soluble, producto de la erosin principalmente en forma de iones o sales, los mas comnmente presentes son los bicarbonatos y sulfatos de calcio, magnesio, sodio y pequeas cantidades de cloruros, silicatos, fosfatos y otros elementos.

PROCESO DE DEPOSITACION

Como se menciono anteriormente, la erosin produce sustancias disueltas que son transportadas en forma de solucin. Muchas de las aguas subterrneas contienen comnmente bicarbonatos, sulfatos de calcio, magnesio y sodio, con pequeas cantidades de cloruros y fosfatos. Todas estas sustancias pueden estar sujetas a cambios de temperaturas, evaporacin, perdida de dixido de carbono, cambio de presin, as como al trabajo de bacterias o algas, los cuales tienden a causar la depositacin de algunas de las sustancias disueltas por medio del proceso qumico.

a) Precipitacin qumica o bilgica: Es el proceso qumico por el cual los sedimentos que van en solucin por cambios en las condiciones fisicoqumicas del ambiente o por accin de los organismos vivos se precipitan y se depositan adoptando diversas geoformas.RASGOS GEOMORFOLOGICOS POR DEPOSITACION

Los rasgos geomorfolgicos o geoformas de detritos producidos por la depositacin de las aguas subterrneas son:

a. Depsitos de Manantiales: Las aguas subterrneas al emerger a la superficie encuentran condiciones fisicoqumicas diferentes, por lo que precipitan las sustancias que transporta en solucin, as el carbonato de calcio es el material depositado en manantiales fros y calientes. Este carbonato depositado alrededor de su conducto es llamado travertino, en caso de presentarse en forma o textura porosa se le denomina tufa calcrea, si contiene fragmentos de calcita se le conoce como brecha calcrea y si se deposita en forma de bandas como nix (nice) calcreo. Cuando la sustancia soluble de un geiser se deposita alrededor de su conducto se llama geiserita, que es xido de silicio amorfo. Adems se pueden depositar yeso y otras sustancias como hidrxido de hierro, xido de manganeso, cloruro de sodio, carbonato de sodio, azufre y sulfuros metlicos, sustancias que actan como cementantes o matriz de los fragmentos de rocas o reemplazan a otras sustancias.b. Depsitos de Cavernas: Algunos depsitos se han formado cuando la caverna estaba llena de agua, otros cuando dicha agua fue drenada. Las aguas con alto contenido de carbonato de calcio, al gotear lentamente, producen la precipitacin de dicha sustancia en forma de aguja. La que se origina del techo de la caverna hacia abajo llamada estalactita. Los montculos de carbonatos que nacen del piso de la caverna y crecen hacia arriba se denominan estalagmitas. Algunas veces las estalactitas y estalagmitas se unen para formar las columnas o pilares.

IMPORTANCIA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

Su importancia radica en que es fundamental para la calidad del medio ambiente en una serie de ecosistemas de agua y tierra, para la produccin industrial y agrcola as como para el abastecimiento de agua potable.Las actividades que provocan la contaminacin son:

Pozo sptico y acumulaciones de purines procedentes de las granjas. Lixiviados de vertederos industriales, derrubios de minas, depsitos de residuos radioactivos o txicos mal aislados, gasolineras con fugas en sus depsitos de combustible. Uso excesivo de fertilizantes y pesticidas en la agricultura o en las prcticas forestales. Explotacin excesiva de los acuferos que facilita que las aguas salinas invadan la zona de aguas dulces, por desplazamiento de la interfaz entre los dos tipos de aguas.

Para protegerlos se debe controlar su comportamiento a travs de redes piezomtricas y calidad, adems de controlar las extracciones.

MANANTIALES O FUENTES

Son filtraciones de aguas cuando el nivel fretico es cortado por la superficie terrestre producindose un flujo natural de salida de agua subterrnea, que se denomina manantial o fuente. Estos manantiales se forman cuando el lecho impermeable no permite la circulacin descendente de las aguas obligando su movimiento lateral, que al encontrar una roca permeable aflora en superficie. Pero muchas situaciones geolgicas llevan a la formacin de manantiales como la presencia de fracturas por el cual escapa esta agua hasta la superficie a lo largo de una pendiente, formndose pequeas lagunas o cochas

1. FUENTES TERMALES O GISERES

Se denomina fuente o manantial, cualquier salida natural del agua subterrnea a la superficie terrestre. Estas fuentes se diferencian entre si, no solo por la magnitud de su volumen de afloramiento, sino tambin por el grado de mineralizacin del agua (iones en solucin) y por la temperatura de esta. Por tanto la clasificacin de las aguas termales se basa en su temperatura, contenido de iones en solucin y composicin qumica. Por definicin, el agua de una:

a) Fuente termal est adentro de un rango de 6 y 9 C ms que la temperatura media anual del aire para las localidades donde aparecen.

b) Agua mineral natural si contiene ms de 1 000 mg/l de sales disueltas o 250 mg/l de gases de CO.

Para clasificar las aguas qumicamente, se han usado todos los iones, cuyo contenido es por los menos 20 % segn el orden aniones-cationes se clasifican en aguas sulfatadas, carbonatadas, cloruradas, etc.

La gran mayora de estas fuentes tienen como origen el enfriamiento de las rocas gneas tanto plutnicas como volcnicas. En menos cantidad debido al grado geotrmico, que tericamente nos indica que al profundizar 33 metros se eleva la temperatura 1 C por consiguiente, cuando el agua subterrnea circula a grandes profundidades, se calienta. Si se eleva a la superficie, el agua puede emerger como una fuente termal.

Los giseres, palabra derivada de Islandia geysa que significa salir a chorro. Son fuentes termales intermitente en las cuales las columnas de agua son expulsadas con gran fuerza a diversos intervalos, alcanzando a menudo 30 - 40 metros en el aire, despus de cesar el chorro de agua, se lanza una columna de vapor normalmente con un ruido atronador, caso tpico de Old Faithful del Parque Nacional de Yellowstone en USA, que hace erupcin una vez por hora.

Los giseres se encuentran donde existen grandes cmaras subterrneas dentro de las rocas gneas calientes e incluso cuando el agua fra alcanza estas cmaras se calientan gracias a las rocas circundantes.

En el Per se han inventariado ms de 500 de estas fuentes (INGEMMET). Cuya mayora es de uso exclusivamente de desarrollo turstico - medicinal y de descanso potencial para el desarrollo de la energa geotrmica o industrial.

2. AGUAS TERMALES EN LA REGION AREQUIPA

Las Aguas termales de Arequipa son de reconocimiento internacional. Desde el periodo del Tahuantisuyo los lugareos han confiado en el uso de estas aguas termo medicinal. En la actualidad se ha comprobado fehacientemente que dichas aguas tienen propiedades curativas. Diariamente los balnearios de Arequipa son visitados por ms de 1000 personas, entre nacionales y extranjeros.

El balneario de Jess se ubica a 6 km. de Arequipa. Se le atribuye mltiples virtudes curativas, especialmente para el reumatismo, enfermedades estomacales y de la piel. Sus aguas corresponden al tipo de las hipoterrales, ya que estn en una temperatura de 23 grados C, que contienen cloruro, arsnico y hierro, por lo que son de prioridades tnicas. Ideal para descongestionar las vas biliares.

A 27 km al norte de la ciudad de Arequipa (45 minutos en bus).Pozas termales ubicadas en las faldas del volcn Chachani, a 2575 msnm. Son conocidas por las propiedades teraputicas de sus aguas.

El distrito posee diversos recursos naturales como las aguas termomedicinales que son notables por sus bondades curativas. Se dice que fueron utilizadas desde el tiempo de los Incas. El Padre Jos Domingo Zamcola y Juregui, fue el primero en observar sus propiedades curativas y en 1796 fueron estudiadas por el alemn Tadeo Haenke, quien hizo su primer anlisis. Ms adelante, el Dr. Edmundo Escomel le atribuy mltiples virtudes curativas, especialmente para el reumatismo, enfermedades estomacales y de la piel. Fue el cura de la Catedral de Arequipa, Luis Garca Iglesias, quien mand a construir las primeras pozas y entre 1810 y 1831 Jos Nodal y Noguerol, hizo edificar el primer complejo arquitectnico de los baos

Existen en la zona 18 manantiales termales permanentes, que en su mayora no han sido estudiados, y que derivaran de aguas que se han filtrado al interior de la tierra y que al contacto con las cmaras magmticas del volcanismo regional se cargan de sustancias ferruginosas o sulfurosas llegando a temperaturas que varan de 22 C a 32 C.

Hasta hace pocos aos los baos termales eran lugares de relajacin y descanso para muchos turistas; sin embargo, con el pasar del tiempo y el descubrimiento de las propiedades curativas que poseen se han convertido en todo un boom turstico que recibe anualmente a miles de personas.

Este es el caso de los baos termales de Yura, ubicados a 35 kilmetros de la Ciudad Blanca de Arequipa, y conocido como un lugar mgico y lleno de energa por tener aguas capaces de sanar enfermedades como la anemia, la artritis, la dermatosis, el reumatismo, entre otras ms.

Conformado por las aguas provenientes del interior del volcn Chachani, los baos termales de Yura, tienen altas temperaturas y son ricas en diferentes componentes minerales. En la actualidad cuenta con tres pozos ricos en propiedades curativas para diferentes enfermedades.

El distrito de Yura se ubica al noroeste de la ciudad de Arequipa a una distancia aproximada de 25 km. Existen en la zona 18 manantiales termales permanentes, que en su mayora no han sido estudiados, y que derivaran de aguas que se han filtrado al interior de la tierra y que, al contacto con las cmaras magmticas del lugar, se cargan de sustancias ferruginosas o sulfurosas llegando a temperaturas que varan de 22 C a 32 C. Las fuentes termales estudiadas son:

Pozo Tigre: Con aguas sulfuro alcalinas, est dividido en cinco pequeos pozos: Tigre, Vegeto, Sepultura, Unin Aguas Nacientes y Tigrillo. Sus propiedades teraputicas se aplican al reumatismo, artritis, obesidad, gripe, enfermedades de la piel, de las venas, del aparato respiratorio y de las vas urinarias. No deben baarse en este pozo las personas cardacas, diabticas y las madres en estado de gestacin. Con cinco piscinas pequeas y aguas ricas en sulfuros; tiene temperaturas que oscilan entre los 32 grados. Es ideal para personas que padecen de enfermedades como reumatismo, artritis, obesidad y enfermedades de las venas, del tubo digestivo, del aparato respiratorio y las vas urinarias.

Pozo Zamcola: Sus aguas son mixtas (sulfurosa y termoquinosa) y estn indicadas para la diabetes, sistema nervioso y fortalecimiento de los msculos, huesos y tendones. Estn contraindicadas para hipertensos. Tiene como caracterstica tener una coloracin verdosa. Posee temperaturas de 22 a 28 grados, y est compuesto de sales de hierro. Adems, tiene aplicaciones teraputicas en enfermedades como la diabetes, la artritis anmica, el sistema nervioso y la circulacin de la sangre.

Pozo Fierro Viejo: Sus aguas son ferruginosas y sus aplicaciones teraputicas son para la diabetes, reconstitucin del sistema nervioso (relajacin, cura del estrs), tambin recomendado para el fortalecimiento corporal (msculos, huesos, tendones), desarrollo infantil, esterilidad. Son contraindicadas para anmicos e hipertensos. Est ms alejado del complejo. Sus aguas tambin estn compuestas de hierro y tiene temperaturas de 20 a 28 grados, que varan de acuerdo a la estacin del ao. Este pozo cuenta con dos piscinas y la gente va a tratarse de enfermedades como la anemia, la esterilidad, la diabetes, las psicopatas y las alteraciones nerviosas.

Aparte de estos pozos se pueden encontrar 18 manantiales termales permanentes con temperaturas de 29 a 31 grados. Un dato adicional es que la regin en donde estn ubicados, los baos termales de Yura, posee abundantes recursos naturales que son del deleite de los visitantes.

Si visitan los baos termales de Yura se recomienda sumergirse como mximo una hora porque las temperaturas de las aguas pueden ocasionar mareos u otros sntomas si se permanece mucho tiempo.

Cabe indicar que a 7 km. del Balneario de Yura se encuentra el Valle de Socosani, que cuenta tambin con aguas minero-medicinales conocidas por sus cualidades curativas y recomendadas para casos de hipertensin, dispepsias hepticas, afecciones en las vas respiratorias, reumatismo, y anemias, entre otros. Sus aguas contienen 30% de calcio, 19% zinc y 18% de hierro, recomendadas para la piel, los dolores musculares y seos. Esto mediante un uso continuo, pero reducido en tiempo, pues, un uso prolongado, ms de 30 minutos puede provocar desmayos en organismos dbiles. Se han realizado estudios de parte de entidades extranjeras, y, muchos de los turistas que visitan por largo tiempo esta zona de Arequipa lo hacen con el nico propsito de gozar de los beneficios que les da el continuo uso de estos baos.

As mismo cerca a la ciudad de Cotahuasi en el distrito de Huaynacotas y en el pueblo de Alca, se halla el Complejo turstico de los baos termales de Luicho, de conocidas propiedades medicinales y relajantes. La temperatura de sus aguas, que brotan del cerro del mismo nombre, vara entre los 33 y los 38 grados centgrados. Por sus propiedades medicinales son recomendadas para pacientes que sufren diversas dolencias como reumatismo, artritis y atrofias musculares, estrs, entre otros. Se puede aprovechar la visita a Luicho para conocer las ruinas de Supaycanchis, Purahuasi y Huacchar, ya que se encuentran a poca distancia.

BIBLIOGRAFIA

Enlaces web:

http://ciudadarequipa.blogspot.com/2010/05/banos-termales-en-arequipa.html

http://arequipaperuestilo.blogspot.com/2011/04/los-milagrosos-banos-termales-de-yura.html

http://www.muniyura.gob.pe/distrito/lugares-turisticos.html

http://peru.travelguia.net/aguas-termales-de-arequipa.html

Libros:

GEOLOGIA GENERAL Hugo Rivera Mantilla