Concepte d’aqüífer
Les aigües del subsol, al llarg de tots els temps, han estat un fet misteriós i motiu d’especulació i controvèrsia pel que fa al seu origen, a les roques que li donen cabuda, i a la forma com les travessen. És en el segle passat que definitivament se les inclou dins el cicle hidrològic, i és la ciència hidrològica anomenada hidrogeologia la que s’ocupa de la seva avaluació i repartició invisible dins l’espai subterrani. Les excavacions subterrànies de tot tipus són les que han donat imatges de com les aigües circulen per l’interior dels massissos rocosos, demostrant l’existència a partir de certa fondària de la saturació d’aigua de les discontinuïtats, buits i porus, la qual cosa converteix l’aigua en el mineral universalment més estès, banal i abundant.
Els aqüífers han estat definits com formacions geològiques que emmagatzemen i alliberen l’aigua, amb la particularitat, respecte als altres jaciments minerals, del caràcter mòbil i renovable de les aigües que arriben i saturen el medi permeable (existeixen recursos i reserves). Es fa notar que aquesta definició és excloent amb les formacions que tot i ésser transmissores (permeables) no poden rebre ni descarregar els fluids que contenen, al mateix temps que l’estancament de flux és total (solament n’existeixen reserves).
Les aigües, dins d’un medi aqüífer, poden obeir a dos models genèrics i un d’intermedi: o bé estan en contacte directe amb l’atmosfera mitjançant els buits del terreny fins a la superfície (cas dels aqüífers anomenats lliures), o bé estan separades o aïllades per terrenys poc permeables suprajacents (situació dels aqüífers confinats o captius), o bé, si les condicions són intermèdies i l’aïllament imperfecte a través d’aqüitards (formacions geològiques que emmagatzemen aigua i la transmeten lentament), reben el nom d’aqüífers semiconfinats o semicaptius.
Distribució de les zones de natura drenant o absorbent als Països Catalans.
Maber, original de l’autor.
A la llarga franja dels Països Catalans els anteriors factors determinen tot un seguit de dominis o regions hidrogeològiques que poden classificar-se en dos grans grups: regions drenants, amb predomini de les aigües superficials (regions de sòcol antic, amb terrenys esquistosos metamòrfics i granítics; conques sedimentàries oligomiocèniques; àrees margoses i carbonatades deformades de la Serralada Pirinenca) i regions absorbents, amb predomini de les aigües subterrànies (zones al·luvials i deltaiques connectades a rius; planes al·luvials dins les depressions tectòniques; zones carbonatades del litoral mediterrani). Donant suport a les anteriors asseveracions està la bona correlació que s’aconsegueix en superposar al mapa d’àrees absorbents-drenants, les isolínies d’igual cabal específic una vegada s’hagi filtrat la major o menor pluviositat. Fet així, les tendències són clarament identificables, amb considerables desequilibris de nord a sud i d’oest a est en la repartició dels dominis hidrogeològics. Destaca l’extraordinari abast dels terrenys absorbents a tota la franja litoral i sud, que efectivament es correspon amb l’abundància de recursos en aigües subterrànies. És per això que la noció d’aqüífer sol anar associada a la de circulació en medi permeable saturat, seguint unes determinades lleis i regida per uns paràmetres hidràulics que depenen de l’estructura del magatzem aqüífer i que bàsicament són la porositat i la permeabilitat, a més de les característiques del fluid, com són la viscositat, el pes específic i el mòdul de compressibilitat.
La porositat
La porositat, és a dir, els espais oberts i buits dins les roques, determina la capacitat d’emmagatzematge, la qual no coincideix amb la de drenatge, que sempre serà més petita. En aquest sentit, cal fer tota una sèrie de precisions respecte als tipus de porositat que poden definir-se en una roca. La porositat total és la relació entre el volum de buits i el volum total de roca i que inclou, per una part, la porositat intergranular i la intercristal·lina (porositat primària), i per l’altra la porositat vacuolar per dissolució, més la porositat de fissures i fractures (porositat secundària); la primera és típica en les roques dites clàstiques i la segona es troba més sovint en roques químiques i detrítiques solubles (calcàries, evaporites, etc.). La porositat connectada és referida al percentatge de buits connectats; un bon exemple i cas extrem són certes roques volcàniques (pumites), amb una porositat total que ateny el 50%, però amb una porositat connectada nul·la. La porositat potencial és representada pel percentatge de buits connectats amb dimensions que permetin el pas del fluid. I, finalment, la porositat efectiva o eficaç és l’accessible als fluids lliures, excloent la porositat no connectada i l’espai ocupat per l’aigua d’adsorció o aigua lligada a les argiles; sens dubte, és la més significativa i la que determina la capacitat de drenatge.
La permeabilitat
La permeabilitat és l’altre paràmetre definitori que d’una o altra manera mesura la resistència al moviment de l’aigua o fluid a través de la roca.
Capacitat d’emmagatzemament d’aigua de diverses roques constituents d’aqüífers.
Dades elaborades per l’autor
En medis granulars amb flux laminar la permeabilitat és el factor de proporcionalitat entre el cabal que passa per una secció de roca i el gradient hidràulic (llei de Darcy), i té les dimensions d’una velocitat. Si el règim és turbulent, cosa que només pot passar en medis fissurats o carstificats i a les rodalies de captacions d’aigües subterrànies (pous, galeries), la proporcionalitat serà entre el cabal i, aproximadament, la rel quadrada del gradient hidràulic. En qualsevol cas, no costa gaire d’imaginar com són de considerables les dificultats en caracteritzar els paràmetres hidràulics de medis de tot tipus on la permeabilitat és direccional i de vegades estratificada.
La transmissivitat (producte de la permeabilitat pel gruix del medi saturat) és, potser, el subparàmetre més utilitzat en hidràulica subterrània i present en totes les relacions matemàtiques aplicades al flux hidràulic subterrani.
Els medis aqüífers i la hidrostratigrafia
Distribució dels aqüífers als Països Catalans, en funció dels diversos tipus de medi.
Maber, original de l’autor.
Moltes de les formacions geològiques dels Països Catalans tenen el caràcter d’aqüífer com a portadores d’aigua, fins al punt que poden trobar-se gairebé totes les tipologies dins els tres tipus de medis aqüífers que existeixen, és a dir: els medis granulars amb porositat generalment primària, els medis fissurats en roques no solubles i porositat secundària, i els medis fissurats i carstificats en roques solubles o moderadament solubles, també amb porositat secundària. És realment difícil establir les proporcions absolutes, dins el territori, dels diferents medis, ja que amb relativa freqüència hi ha aqüífers superposats assimilables a un o altre tipus, especialment el granular o el fissurat-carstificat. Si més no, és ben clar el predomini de les formacions carbonatades i detrítiques, amb prop del 50% del territori, mentre que en el restant, o bé no existeixen aqüífers significatius (40%), o són zones ígnies i metamòrfiques amb poca potencialitat com aqüífers. >Més interessant encara és la relació que existeix entre els aqüífers i l’antiguitat de les formacions geològiques que fan de magatzem. És el que podríem anomenar la hidrostratigrafia.