Tierra y Tecnología nº 53 | http://dx.doi.org/10.21028/mmp.2019.02.12 Autor: Marc Martínez Parra. Eurogeólogo, Diplomado en Hidrología Subterránea por el CIHS. Doctor por la UAM. Experiencia laboral de 28 años en hidrogeología en OPI y Administración Hidráulica. Colegiado nº 3013

El proyecto de instalación de una macrogranja porcina en Zarzuela y Villalba de la Sierra (Cuenca), ha causado una notable polémica a nivel provincial. En el presente artículo se da a conocer la interpretación sobre el funcionamiento hidrogeológico local y regional así como las principales características de las formaciones acuíferas presentes en la Subcomarca del Campo de Ribatajada/Campichuelo, a partir de la compilación de la documentación existente con acceso al público.

 Introducción. Marco geográfico y geológico

La Subcomarca del Campo de Ribatajada/Campichuelo se sitúa en la Serranía, en el extremo noroccidental de la provincia de Cuenca. Comprende los municipios de Arcos de la Sierra, Cañamares, Castillejo-Sierra, Fresneda de la Sierra, La Frontera, Mariana, Sotorribas (pedanías de Collados, Pajares, Ribagorda, Ribatajada, Ribatajadilla, Torrecilla y Villaseca), Portilla, Villalba de la Sierra y Zarzuela.

Hidrológicamente, pertenece a dos cuencas hidrográficas distintas (Júcar al S y Tajo al N). El río Júcar circula, de N a S, en su parte oriental, junto a sus afluentes Mariana y Villalbilla, mientras que los ríos Trabaque y Escabas (afluentes del Tajo) atraviesan de E a O la depresión. En ella se sitúa una depresión, denominada Depresión de Mariana, de 220 km2, dispuesta de N a S, limitada por la Sierra de Bascuñana al O, al SE por los relieves de la Sierra de Valdecabras y al NE por la Serranía de Cuenca (Sierra de Las Majadas). Presenta una forma en herradura cuya parte abierta corresponde al S, estrechándose progresivamente hasta un valle de una anchura de 3 km por el que discurre el río Júcar (figura 1).

La geología descrita proviene de los estudios de Del Olmo et al (1989), Hernández et al (1989), Lendínez et al (1998 y 1999), Martínez (2014) y Ramírez et al (1989).

La depresión de Mariana (figura 2), formada durante la tectogénesis alpina, está rellena de depósitos detríticos terciarios, que pueden alcanzar un espesor en torno a 150-200 m. El zócalo de la misma, en general, lo conforman las formaciones margosas y yesíferas del Tránsito Cretácico-Terciario, con un espesor medio de 115-200 m. Bajo éstos se encuentran las calizas y dolomías del Cretácico superior, con un espesor de 200 m. No obstante, estos depósitos margo-yesíferos pueden estar ausentes por erosión, como ocurre en un bloque en la margen derecha del río Liendre, donde constituyen el zócalo las rocas carbonatadas. En la parte septentrional, en el entorno de Ribagorda, favorecido por una falla O-E, existe una zona más hundida y con un espesor superior a los 200 m de materiales yesíferos del Tránsito Cretácico-Terciario. Estos materiales yesíferos pueden tener gran importancia en el funcionamiento hidrogeológico. Al N se han descrito fenómenos de karstificación tanto en superficie como bajo los depósitos detríticos (Martínez et al 2011, Martínez 2014), y al E, entre Zarzuela y Villalba de la Sierra – según se observa en fotografía aérea y a partir de mapas 1:25.000 IGN – se han reconocido estas posibles morfologías bajo los depósitos detríticos, como parece justificar el empleo de topónimos –navas, navazos, hoya, lagunilla – propios de morfologías kársticas.

Esta depresión está conformada por un sinclinorio de orientación N-S que afecta tanto a las formaciones cenozoicas como a las mesozoicas, muy bien definido al S de la depresión. Está afectada por varios sistemas de fallas de orientación NO-SE, junto a otras de dirección E-O y OSO-ENE que definen una estructura de bloques elevados y hundidos bajo los depósitos terciarios (IGME, 1984) (figura 3). El contacto de la depresión con la Sierra de Bascuñana es una extensa falla longitudinal dispuesta en dirección SSE-NNO, que pone en contacto los materiales carbonatados de la sierra con los detríticos terciarios y yesíferos del Tránsito Cretácico-terciario. Asimismo, los flancos del sinclinal de Mariana están descompensados, así el más occidental presenta aflorante una gran superficie de materiales del Tránsito mientras que en el flanco oriental apenas supone una estrecha franja, cubierta en parte por los materiales terciarios.

Figura 1. Mapa de situación de la subcomarca del campo de Ribatajada/Campichuelo (imagen procedente de SIGPAC).

Las diferentes litologías que rellenan la depresión comprenden formaciones entre el Eoceno y el Mioceno, que de base a techo son las denominadas – como simplificación para el presente artículo y de base a techo – Formaciones 1ª, 2ª y 3ª.

La Formación 1ª está constituida por 60 m de arcillas, conglomerados y arenas (Eoceno-Oligoceno), la Formación 2ª por 100-150 m de conglomerados, areniscas y arcillas con paleocanales que alcanzan 12 m de espesor (Oligoceno) y la Formación 3ª por 10-20 m de margas y calizas lacustres como delgadas intercalaciones, con un espesor de 10-20 m (Mioceno). En superficie, la distribución de estos materiales va desde los extremos del sinclinal, en contacto con los materiales de edad cretácica o del Tránsito cretácico-terciario, hacia el centro, donde el conjunto de formaciones adquiere mayor espesor y culmina con calizas y arcillas. No obstante, atendiendo a las columnas litológicas de los sondeos perforados, no resulta fácil distinguir las dos primeras formaciones. Así, al NO de la depresión se han descrito alternancias de arenas (en paquetes de 3-12 m) con arcillas y limos rojos predominantes, presentándose ocasionalmente niveles conglomeráticos de hasta 3 m (sondeos en Pajares, Torrecilla, Ribagorda, Ribatajada), hacia el S estas alternancias de arcillas rojas, limos y areniscas (Formación 2ª) presentan niveles con pequeños cristales de yesos en la matriz arcillosa (Sondeos de Sotos) y hacia el centro (Sondeo de Zarzuela) los niveles arenosos tienen espesores de 12-13 m (Formación 2ª) (Alonso y Díaz, 2011; Delgado, 1994; Fabregat, 1994).

Los depósitos cuaternarios corresponden a las aportaciones de los ríos Trabaque y Júcar, de escaso espesor, así como glacis y piedemontes.

 Marco hidrogeológico

Aunque regionalmente el área de estudio se enmarca en las Masas de agua subterránea 080.0118 “Cretácico de Cuenca Norte” (Cuenca del Júcar) y 030.003 “Tajuña-Montes Universales” (Cuenca del Tajo), para una descripción más detallada se emplea la definición de acuíferos establecida en Martínez (2014), que identifica para la subcomarca los acuíferos denominados “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana” y “Depresión de Mariana”. Se han empleado datos procedentes de Alonso (2008), Alonso y Díaz (2011a,b), Castro (2015), Delgado (1993a,b,c, 1994), Díaz (2012 a,b,c,d,e,f,g,h,i,j), Fabregat (1994), Martínez (1995; 1996a, b, 2002, 2014) y CHT (2017). Los puntos de agua utilizados se recogen en la tabla 1 y figura 2.

El acuífero “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana” está constituido por las formaciones carbonatadas cretácicas asociadas a la depresión de Mariana y  a sus flancos (Sierra de Bascuñana y Serranía de Cuenca). La superficie aflorante considerada es de 210 km2. En el flanco occidental de la depresión, de buzamientos más suaves, se han perforado varios sondeos, que atraviesan fracturas y cavidades así como distintos horizontes acuíferos a diferentes profundidades y caudales de explotación. Así, en el caso del sondeo de abastecimiento a Arcos de la Sierra se atravesaron horizontes acuíferos asociados a cambios litológicos y fracturas a 87 m (caudal estimado de 0.5 L/s), 103 m (2 L/s) y 154 m (4 L/s); en el sondeo en Mariana, de 250 m, se atravesaron fracturas y cavidades en el tramo entre 90-118 m de profundidad, por encima del horizonte acuífero principal situado a 190 m; en el flanco occidental, en el sondeo de Castillejo-Sierra presenta dos horizontes acuíferos fracturados, a 170 m y a 200-220 m de profundidad, en un conjunto dolomítico más compacto (tabla 1, figura 2) (Delgado, 1993c; Martínez, 1996a y 2002).

Los datos piezométricos no permiten trazar un mapa de isopiezas. Se puede intuir que la divisoria hidrográfica puede condicionar la circulación en las formaciones carbonatadas de los flancos, aunque en la depresión, bajo los depósitos terciarios, el gradiente piezométrico es muy bajo y existe una cierta estabilidad. Así se podría establecer una circulación preferente desde la Serranía de Cuenca, que alimentaría las formaciones infrayacentes a los depósitos terciarios (figura 2) y descargaría hacia el río Júcar (IGME-DGA, 2010). Aparte al E existen pequeñas cuencas locales que alimentan a las fuentes como la de Castillejo-Sierra o la Quebrada, independientes del resto del acuífero.

La recarga de las formaciones carbonatadas aflorantes proviene de la infiltración de la lluvia y las situadas bajo los depósitos terciarios, a la vista de la figura 2, pueden provenir principalmente de la conexión con la Serranía de Cuenca y en menor medida con la Sierra de Bascuñana, en la que la conexión no parece siempre continua; finalmente otra parte también provendrá de la infiltración que se produzca a través del detrítico terciario.

Los parámetros hidráulicos muestran notables variaciones, asociables tanto a la estructura geológica como a los materiales que la constituyen. Así en el flanco oriental, con fuertes buzamientos, las transmisividades son bajas (8-50 m2/día), no existiendo evidencias del desarrollo de un karst. Sin embargo, el sondeo de Ribagorda, situado bajo los materiales yesíferos del Tránsito Cretácico-Terciario afectados por karstificación muestra una elevada transmisividad (1100 m2/día) o el sondeo de Mariana, que se encuentra en un área fracturada, se eleva a 200 m2/día (Martínez, 2014). Los caudales estimados se encuentran entre 2 y 100 L/s, aunque están condicionados por el volumen requerido en la explotación. Los manantiales no tienen grandes caudales, no superando los 2 L/s.

La “Depresión de Mariana” presenta, como formaciones acuíferas, las asociadas a horizontes areniscosos y conglomeráticos alternantes con arcillas del Terciario, descritas como Formación 1ª y 2ª, que evolucionan hacia el centro de la depresión a depósitos arcillosos y arenosos con presencia de yeso. Su funcionamiento hidrodinámico se asemejaría al de un sistema multicapa en cuenca sedimentaria (Tóth, 2000) en el que las formaciones más superficiales, con flujos de corto recorrido y menor superficie de recarga, originan fuentes de caudal pequeño y muy variable, condicionado por el tipo de año hidrológico; las formaciones más profundas, tendrán un recorrido de mayor duración y podrán presentar distintos niveles piezométricos. La mediana de caudal de los manantiales es de 0.3 L/s (entre <0.1-2.8 L/s) (tabla 1). El área en la que se propone la instalación ganadera corresponde a la Formación 2ª (figura 4).

Esta disposición multicapa reviste gran importancia frente a focos potenciales de contaminación. Así, las formaciones acuíferas situadas a menor profundidad, podrían capturar e incorporar parte de contaminante infiltrado, que circularía hacia los puntos de drenaje (manantiales de poco caudal). Estos horizontes arenosos, por su génesis litológica, no tienen una gran extensión, siendo cuerpos lentejonares asociados a paleocauces que no están en contacto con otros horizontes acuíferos. Bajo ellos puede haber otros horizontes acuíferos, alternantes con niveles arcillosos de baja permeabilidad, situados a distintas profundidades; también se observa presencia de yesos intersticiales en estos depósitos. Así, por ejemplo, el perfil del sondeo Pajares-3 muestra, de techo a base varios de estos horizontes a distintas profundidades (5-10 m, 24-31 m, 42-51 m, 71-83 m y 88-100 m), el de Sotos-Rubiales tramos acuíferos entre 57-60 m, 67-69 m, 73-75 m, 83-90 m; en el caso del sondeo de abastecimiento de Zarzuela los horizontes acuíferos se sitúan entre 12-24 m, 35-48 m y 60-72 m de profundidad. Ello evidencia que en el conjunto de la depresión no existe el mismo número de horizontes arenosos acuíferos y que su distribución espacial- tanto en el plano XY como en el plano Z- es distinta.

Respecto a los datos piezométricos, debe tenerse en cuenta que, en el caso de los sondeos, afectan a diversos horizontes acuíferos, captados mediante tramos con filtro, por lo que el nivel piezométrico resultante puede corresponder al más confinado de todos ellos. Atendiendo a la tabla 1 y considerando los tramos de rejilla/filtro descritos en el texto y en la figura 4, se observa que el nivel piezométrico se encuentra por encima de ellos, evidenciando su confinamiento. Estos datos son escasos y puntuales, entre agosto de 1982 a enero de 2011, por lo cual la superficie piezométrica y dirección de flujo de la figura 2 es estimada, considerando una cierta estabilidad y oscilaciones anuales no muy pronunciadas. Así se establecen direcciones de flujo condicionadas por la topografía y las cuencas superficiales, y para los horizontes más profundos hacia el NO hacia el río Trabaque, con unas cotas entre 700-900 m s.n.m, y hacia el S, siguiendo al río Mariana y el Júcar (IGME-DGA, 2010), con cotas entre 900-1000 m s.n.m.

El comportamiento hidrodinámico de estos horizontes será, en superficie o próximo a ella, el de un acuífero libre o semiconfinado, siendo confinado el de los niveles más profundos.

Las profundidades de los sondeos se encuentran en una horquilla situada entre 30 – 166 m, aunque predominan las que alcanzan los 90-100 m. Las transmisividades se encuentran entre 7-25 m2/día, siendo en general muy bajas al igual que sus permeabilidades (0.8-1.5 m/día), con caudales de explotación para los sondeos, entre 0.6 a 10 L/s (Martínez, 2014).

La permeabilidad de estos materiales terciarios, según IGME (2015) está clasificada como media para acuíferos detríticos. La alimentación de estos acuíferos provendrá de la infiltración de la lluvia.

Los niveles acuíferos carbonatados presentan una cota piezométrica más baja, en torno a 80-100 m, con respecto a las cotas del acuífero detrítico terciario.

Tabla 1. Inventario de puntos de agua utilizados en el artículo de los acuíferos “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana” y “Depresión de Mariana” (Nº- nº de orden usado en las figuras, Acu.- acuífero, D- detrítico terciario, C-carbonatado cretácico, cota en m s.n.m.; Prof.-profundidad en m, PNP- profundidad del nivel piezométrico en m, Caudal en L/s, Cota pz- cota piezométrica en m.s.n.m., Uso: AU- abastecimiento urbano, R-riego, – desconocido).

Figura 2.- Mapa hidrogeológico del área de estudio. Representación de los puntos del acuífero “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana” (modificado de Del Olmo et al, 1989; Hernández et al, 1989; Lendínez et al, 1998 y 1999; Martínez, 2014 y Ramírez et al, 1989). A) Situación del área de estudio, B) Esquema hidrogeológico regional. Leyenda: J-Jurásico, C-Cretácico, CT- materiales del Tránsito Cretácico-Terciario, T- Terciario; acuíferos según Martínez (2014): A- Acuífero cretácico de Cuenca, B-Muelas de Valdecabras, C-Muela de Uña, D-Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana.

Figura 3. Corte geofísico interpretativo (P6) de la depresión de Mariana (IGME, 1989). Su traza se define en la figura 2.

Figura 4. Columnas litológicas y características constructivas de los sondeos Pajares-3, Sotos-Rubiales Zarzuela y Ribatajada. Obsérvese como todos los niveles piezométricos están por encima de los tramos de rejilla, evidenciando su confinamiento.

El abastecimiento de todas las localidades de la depresión se realiza a partir de la explotación de manantiales – tanto en el acuífero carbonatado, como en el terciario – y de sondeos, también en ambos acuíferos. Estos acuíferos, por tanto, son fundamentales, para garantizar el abastecimiento de las localidades.

Figura 5.- Mapa hidrogeológico del área de estudio. Representación de los puntos del acuífero “Depresión  de Mariana” (modificado de Del Olmo et al, 1989; Hernández et al, 1989; Lendínez et al, 1998 y 1999; Martínez, 2014 y Ramírez et al, 1989).

Hidroquímica

Los valores medios del acuífero “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana” se recogen en la tabla 2 y figura 6. Las aguas de los depósitos calizos del flanco (Sierra de Bascuñana al O y Sierra de las Majadas al E), muestran una facies bicarbonatada cálcica predominante, con un bajo contenido en SO42- y NO3(11 y 2 mg/L, respectivamente), y en menor medida una facies sulfatada cálcica, debido a la influencia de los materiales yesíferos del Tránsito Cretácico-Terciario, con altos contenidos en SO42- (350 mg/L). Las aguas captadas en el centro del sinclinal (en el sondeo de Fresneda de la Sierra), bajo los depósitos terciarios, tienen un contenido en SO42-  mayor, de 101 mg/L y 6 mg/L NO3.

Figura 6. Diagrama de Piper-Hill-Langelier con la representación de los contenidos de las aguas muestreadas del acuífero “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana”.
Tabla 2. Contenidos medios de los análisis de las aguas bicarbonatadas cálcicas del acuífero “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana” (en mg/L; C.E.-conductividad eléctrica en µS/cm).

Para las aguas del acuífero “Depresión de Mariana” se distinguen dos conjuntos: bicarbonatadas cálcicas y sulfatadas cálcicas. Las aguas bicarbonatadas cálcicas muestran contenidos medios en SO42- y NO3de 54 y 18 mg/L respectivamente, aunque con coeficientes de variación elevados (de 71 y 73 %), que indica la diferente influencia de los yesos, en función de los cambios laterales de facies y de las actividades antrópicas, respectivamente (tabla 3).

Tabla 3. Características estadísticas descriptivas de las aguas bicarbonatadas cálcicas del acuífero “Depresión de Mariana” (en mg/L; C.E.-conductividad eléctrica en µS/cm).

En el caso de las aguas sulfatadas cálcicas, con menos datos, se observan coeficientes de variación superiores al 50 % en Cl, K+, NO3–  y Na+. Sus contenidos medios en SO42- y NO3 se encuentran en torno a 373 mg/L y 8 mg/L, respectivamente, con un máximo de 37 mg/L NO3 (tabla 4).

Tabla 4.Características estadísticas descriptivas de las aguas sulfatadas cálcicas del acuífero “Depresión de Mariana” (en mg/L; C.E.-conductividad eléctrica en µS/cm).

Para evaluar la posible incidencia de la contaminación, es preciso diferenciar el quimismo de las aguas de las fuentes (asociadas a formaciones muy superficiales, de recarga rápida y de corto recorrido) de la captada en los sondeos (formaciones más profundas aunque con mayor superficie de alimentación). Se han obtenido los contenidos medios de fuentes y manantiales (tabla 5). La diferencia de quimismo entre aguas de sondeos y manantiales (formaciones profundas/superficiales) es escasa en cuanto a valores medios pero se observa, en los sondeos, al corresponder a horizontes acuíferos en profundidad, aguas con un mayor contenido en sulfatos. En cuanto a los nitratos se supera en general el valor natural (< 10 mg/L), tanto en manantiales como en sondeos, lo que evidencia la fácil incorporación de los nitratos provenientes de las actividades antrópicas (principalmente agrarias de secano aunque también de tipo urbano). No obstante, los manantiales presentan un mayor contenido relativo en nitratos si se comparan a las aguas captadas en sondeos, por lo que los horizontes acuíferos más superficiales también serán los más fácilmente contaminables (tabla 5, figura 7).

Tabla 5.-Características estadísticas descriptivas de las aguas del acuífero  “Depresión de Mariana” según la naturaleza de la captación (en mg/L; C.E.-conductividad eléctrica en µS/cm).

En el diagrama de Piper-Hill-Langelier (figura 8) se han representado las aguas del acuífero terciario, que muestran un conjunto de aguas menos mineralizadas – principalmente manantiales – y facies mixtas y sulfatadas en los sondeos, por la presencia de SO42- en las litologías arenosas, principalmente hacia el S, en los sondeos de Sotos, Collados y Mariana. En conjunto, se evidencia la diferencia de quimismo entre las aguas captadas en manantiales y sondeos.

Los nitratos, en ambas facies, espacialmente presentan mayores contenidos (superiores a 25 mg/L) en torno al NE, en Ribagorda y la subcuenca del río Liendre, así como Fresneda al N y Sotos y Zarzuela, al S de la Depresión, probablemente relacionadas principalmente con actividades agrarias, pero también con urbanas (figura 9).

Es factible pensar que cualquier contaminante afectará principalmente a las formaciones acuíferas más próximas a la superficie, en la que el flujo horizontal del agua tendrá más influencia en su distribución que el flujo vertical de infiltración.

Figura 7. Contenidos en nitratos de las aguas en manantiales y sondeos en materiales terciarios (puntos según tabla 1). Línea roja indicaría el contenido natural máximo sin influencia antrópica.

Figura 8. Diagrama de Piper-Hill-Langelier de las captaciones en formaciones detríticas terciarias.

Figura 9.- Distribución del contenido máximo de nitratos en el acuífero “Depresión de Mariana” (modificado de Del Olmo et al, 1989; Hernández et al, 1989; Lendínez et al, 1998 y 1999; Martínez, 2014 y Ramírez et al, 1989).

CONCLUSIONES

En el área estudiada se encuentran dos formaciones hidrogeológicas principales: la primera está constituida por los materiales carbonatados cretácicos- el acuífero “Sinclinal de Mariana-Sierra de Bascuñana” y, la segunda, la formada principalmente formaciones detríticas terciarias – el acuífero “Depresión de Mariana” -constituidas por alternancias de areniscas, arcillas y limos. Ambos acuíferos se comportan de manera independiente y son la única fuente de abastecimiento de todas las localidades de la zona, por lo que la preservación de la calidad y cantidad de los recursos hídricos resulta fundamental para esta subcomarca del Campo de Ribatajada/Campichuelo.

A nivel regional, el funcionamiento hidrogeológico de los depósitos detríticos terciarios es asimilable al de una gran cuenca sedimentaria, circulando las aguas hacia los cauces principales (Trabaque, Júcar). A nivel local, se pueden definir cuencas más reducidas que drenarán por manantiales de poco caudal, escaso recorrido y cuyo funcionamiento podría asemejarse al de un acuífero libre. En profundidad el resto de los horizontes acuíferos presentarán mayor o menor confinamiento.

“Se recomienda realizar un estudio más detallado de las formaciones acuíferas terciarias, en el que se incida especialmente en su funcionamiento, sus interrelaciones y su capacidad de infiltración, así como la relación con los cursos de aguas fluviales”

Hidroquímicamente, en los acuíferos carbonatados y detríticos predominan las facies bicarbonatadas cálcicas y en menor medida, aguas mixtas o sulfatadas cálcicas, con una mayor mineralización, por la presencia o influencia de los materiales yesíferos de Tránsito Cretácico-Terciario.

La presencia de nitratos en los acuíferos terciarios se puede considerar superior a un contenido natural. Existe un fondo de contaminación a causa de actividades antrópicas. Hay zonas de mayor presencia, en el entorno de Ribagorda, la cuenca del río Liendre y Zarzuela. Comparando entre aguas procedentes de manantiales y sondeos, las aguas captadas en estos últimos presentan más contenido en sulfatos y los manantiales un mayor contenido en nitratos. En todo caso, la mayor presencia de nitratos tanto a nivel superficial, y, en menor medida, también en profundidad, evidencia una permeabilidad de los materiales que favorece la fácil incorporación de los contaminantes al medio acuífero.

Por lo tanto, con el objeto de evaluar y minimizar su posible impacto ambiental, se recomienda que se realice un estudio más detallado de las formaciones acuíferas terciarias, en el que se incida especialmente en su funcionamiento, sus interrelaciones y su capacidad de infiltración, así como la relación con los cursos de aguas fluviales.

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