Identificación de fuente y zonas de recarga a un sistema acuífero a partir de isótopos estables del agua. Caso de estudio bajo Cauca antioqueño

Identification of source and zones of recharge to an aquifer system from stable water isotopes. Case Study Bajo Cauca Antioqueño

La hidrología isotópica y la hidrogeoquímica constituyen técnicas auxiliares avanzadas para la validación de modelos hidrogeológicos conceptuales. Los isótopos estables de la molécula de agua constituyen trazadores que permiten identificar fuentes de recarga y trayectoria del recurso dentro del acuífero, en tanto que el tritio permite evaluar tiempo de residencia. En este articulo se presentan los resultados de un estudio mediante el cual se utilizaron los isótopos d¹⁸O, d²H y ³H  para determinar fuentes y zonas de recarga al sistema acuífero del Bajo Cauca antioqueño

1. INTRODUCCIÓN 

La sostenibilidad del recurso hídrico subterráneo depende de varios factores relacionados con el conocimiento del sistema acuífero, el uso del suelo, la protección de captaciones, la regulación de los caudales de explotación, la identificación de zonas de recarga y la evaluación de esta. La recarga se define como el proceso por el cual un acuífero se abastece de agua procedente del entorno que lo limita; dicha agua puede provenir de la infiltración de agua lluvia, de corrientes superficiales o de unidades hidrogeológicas adyacentes, también la acción del hombre puede intencionalmente o no ocasionar recarga artificial. Además de la disponibilidad de agua, la recarga de un acuífero esta condicionada por factores geológicos y geomorfológicos: el tipo de roca asociada al acuífero, las características de la roca encajante, el grado de pendiente que presenta el terreno, el uso y la textura del suelo. 

A pesar de que la subregión del Bajo Cauca antioqueño cuenta con importantes fuentes de agua superficial como lo son los ríos Cauca, Man, Nechí y Cacerí, la calidad del agua que transporta cada una de estas corrientes se encuentra altamente deteriorada como consecuencia del mal manejo que el hombre le ha dado a los recursos naturales, situación esta que ha llevado a que las aguas subterráneas se constituyan en la principal fuente de abastecimiento de agua en la región. 

Los acuíferos del Bajo Cauca antioqueño están asociados a depósitos aluviales recientes de las principales corrientes y sus afluentes, así como a los Miembros Superior e Inferior de la Formación sedimentaria Cerrito. El medio encajante corresponde a rocas metamórficas del Paleozoico, las cuales registran intenso fracturamiento. 

La utilización de isótopos ambientales constituye una técnica complementaria, de la geoquímica y la hidrogeología básica, para ajustar y verificar el modelo conceptual de un sistema acuífero. En este sentido Palacio (2007) realizo un estudio con propósito identificar las posibles fuentes y zonas de recarga utilizando el ² H, el ¹⁸ O y el ³ H, cuyos resultados se sintetizan en éste artículo. 

2. HIDROLOGÍA ISOTÓPICA 

El principio de la utilización de las técnicas isotópicas en hidrogeología se fundamenta en el hecho de que el agua subterránea puede tener diferentes composiciones isotópicas de acuerdo con su ambiente de recarga. La relación de isótopos entre la lluvia registrada a diferentes alturas, las fuentes superficiales y el agua subterránea proveniente de distintas profundidades permiten entender el fenómeno de la recarga, confirmar la distribución de las unidades hidroestratigráficas y conocer el modo de flujo al interior del acuífero. 

Aunque todos los elementos presentes en sistemas hidrogeológicos tienen algunos isótopos, solo unos pocos, los que se encuentran en mayor cantidad como H, C, N, O y S, son de interés hidrogeológico. Los isótopos estables de estos elementos son útiles para rastrear las fuentes y direcciones de flujo y los radioactivos permiten medir edad y tiempo de residencia. Dentro de los isótopos estables los mas utilizados son los de los elementos que conforman la molécula de agua, es decir los isótopos de H y O, particularmente el deuterio (D o ² H) y el ¹⁸ O, los isótopos radioactivos más usados son el ¹⁴ C y el tritio ³ H.