Els medis granulars (sorres, graves, conglomerats i gresos poc cimentats) són els que presenten millors condicions per a emmagatzemar i transmetre aigua. Per aquest motiu, la reconstrucció paleogràfica dels medis sedimentaris on ha tingut lloc la sedimentació detrítica, a més de la repartició de les fàcies litològiques, és d’un gran interès hidrogeològic per a conèixer amb aproximació suficient la geometria dels aqüífers, així com la distribució dels paràmetres hidràulics que els caracteritzen.
Si bé en els dipòsits recents (Holocè i Quaternari) això és relativament fàcil, mitjançant la informació de pous i sondeigs, no passa el mateix en anar baixant en l’escala cronostratigràfica, i també en fondària, ja que llavors les correlacions litològiques i la identificació de discontinuïtats o superfícies d’erosió esdevé problemàtica per manca de densitat i qualitat en els reconeixements mecànics del subsol. Són els deltes, les costes lineals, les planes al·luvials, les terrasses fluvials, els cons de dejecció i els glacis al·luvials on la recerca d’aigües subterrànies ha concentrat els seus esforços, gràcies als bons aqüífers granulars que inclouen.
Els aqüífers i costes lineals holocènicsz
Formació de les costes lineals holocenes (model ideal). Els deltes progradants coexisteixen amb basses sorrenques paral·leles a la costa, tot individualitzant-hi albuferes i aiguamolls. Al Rosselló, l’Empordà i a la plana de València, sembla que un darrer cordó sorrenc ha crescut per davant dels antics deltes.
R. Montull, original d’A. Bayó i M. F. Zurbano.
Si seguim amb la vista les formes de la costa dels Països Catalans, pot sorprendre que dels rius que hi fan cap, solament alguns (Ebre, Llobregat, Besòs, Tordera, Palància) formin en les desembocadures costes lobulades o deltes, tant en sentit morfològic com geològic, mentre la resta queden immersos en costes de tipus lineal. Una explicació senzilla pot trobar-se si hom considera que únicament hi ha deltes quan els rius desemboquen a la mar immediatament després de travessar serralades litorals, contràriament als que abans divaguen en àmplies depressions tectòniques obertes a la mar (plana del Rosselló, Empordà, plana de València). En el primer cas, els sediments aportats pel riu s’acumulen progradant mar endins, i en el segon els sediments són redistribuïts en costes de platges suaument encorbades entre els límits morfològics de la depressió. Si bé sedimentològicament l’estructura dels deltes presenta un decrement de la granulometria des de la vall fluvial, passant per la plataforma deltaica i seguint ja en la mar pel talús i prodelta, no passa el mateix amb les costes lineals que han tingut un procés evolutiu molt més complex i amb una progradació més recent que els deltes. En la figura adjunta es comparen el tipus i la localització dels dipòsits resultants pels dos medis sedimentaris esmentats, així com les seves particularitats i el model hidrogeològic de funcionament.
Funcionament comparatiu dels aqüífers en costes lineals i deltes en règim natural no influenciat: 1 aqüífers lliures; 2 aqüífers captius en paleocanals; 3 aqüífers lliures amb condicions locals de confinament a les basses sorrenques, ocasionalment captius profunds en paleocanals a les costes lineals, de més ampli abast als deltes. A domini fluvial; B llims d’albufera amb paleocanals, aigües salades congènites atrapades dins del sediment; C aiguamolls i albuferes recents reblertes; D sorres litorals; E llims del talús i del prodelta amb aigües salades congènites atrapades al sediment.
Javier Génova, original de l’autor.
En dates històriques, la línia de costa estava més retirada en les zones ocupades per les costes lineals. Existien deltes, encara que els sediments redistribuïts ja individualitzaven albuferes, paral·lelament a la costa, mitjançant una primera barra de sorres (Rosselló, Roses, Ciutat de Mallorca, València, etc.). Posteriorment el cordó sorrenc creix cap a la mar per davant dels edificis deltaics, adquirint la seva forma present i explicant l’existència de zones humides (aiguamolls o marjals i petites albuferes) que en la majoria dels casos no són més que una manifestació del nivell freàtic o de saturació per damunt del sòl, quan les circumstàncies topogràfiques així ho permeten. La mateixa imatge que acabem d’evocar —que podria ésser reforçada amb perfils reals amb sondeigs a l’Empordà i València, a més de la resta de deltes— mostraria les seqüències descrites i els criteris per a reconstruir-les. El gruix dels sediments deltaics i de costa lineal holocènics és d’uns 40-50 m a la mateixa línia de la costa, i s’installen damunt de planes al·luvials o cons de dejecció del Pleistocè, o bé damunt d’un sòcol generalment pliocènic o miocènic.
En totes les plataformes deltaiques, existeix un aqüífer lliure superficial amb condicions locals de semiconfinament en materials sorrencs creuats per nombrosos paleocanals (canals distribuïdors) de granulometria més gruixuda. Els llims de talús i prodelta fossilitzen planes al·luvials que tenen la forma d’un gran con de dejecció que s’atascona en direcció a la mar; i sota ella, aquests materials constitueixen un aqüífer captiu profund. A més fondària, hom detecta a la línia de costa (solament al Llobregat, Tordera i Ebre) altres cicles idèntics (dipòsits fluvials i deltaics antics) amb aqüífers més profunds captius, passant d’ésser un conjunt aqüífer bicapa a un de multicapa. En qualsevol cas, tots aquests aqüífers enllacen aigües amunt amb l’aqüífer lliure, installat sota les actuals planes d’inundació del riu (terrassa baixa) i de funcionament connectat amb ell.
A les costes lineals (franges d’uns 5-10 km d’amplada) poden distingir-se tres dominis hidrogeològics igualment paral·lels, és a dir: aqüífer lliure en el domini fluvial, aqüífers captius no utilitzables dins els llims d’albufera amb aigües salines congènites (paleocanals i petits deltes interiors), i aqüífer lliure localment semiconfïnat en els cordons de sorres litorals. Els aqüífers captius profunds en les graves pleistocèniques, al contrari que en els deltes, manquen a extenses zones ocupades pels dipòsits holocènics, ja que com és lògic i per a cada riu, tenen un abast reduït al corresponent paleocanal que hidràulicament estarà connectat amb l’aqüífer lliure del domini fluvial. En règim natural poc influenciat, tant en els deltes com en les costes lineals, els aqüífers captius prop de la costa tenen el nivell piezomètric per damunt del sòl, essent surgents els pous artesians (són zones que dins la xarxa de flux virtual tenen potencials superiors al normal, segons el nivell de saturació).
El cas de la plana del Rosselló
Un cas ben representatiu és el constituït per la plana del Rosselló. La plana del Rosselló és una fossa tectònica oberta al mar, molt semblant a les de l’Empordà i València. La presència d’aqüífers granulars lliures i captius hi està subordinada a medis sedimentaris antics i recents de tipus costa lineal, delta, plana alluvial i terrasses fluvials que donen un conjunt multicapa certament heterogeni.
En les costes lineals, les basses de sorra paral·leles a la costa individualitzen albuferes que acaben reblint-se i esdevenint aiguamolls i marjals (estanys de Sant Nazari o de Canet, al Rosselló).
Jordi Vidal
Els mapes hidrogeológics, com l’il·lustrat, establert per al Rosselló, són auxiliars importants en l’estudi dels aqüífers.
Jordi Vidal
Segons la nomenclatura del BRGM hi ha a la plana del Rosselló fins quatre aqüífers: aqüífer superior o aqüífer I del Rosselló, de caràcter lliure en les sorres dels cordons litorals, i que té continuació cap a l’interior en els dipòsits fluvials moderns, absent en moltes zones ocupades únicament pels llims d’albufera o front deltaic; aqüífer II captiu, en les graves würmianes, molt transmisiu, encara que amb poc desenvolupament lateral; aqüífer III captiu, que en realitat és un conjunt molt heterogeni i poc permeable de mena argilosa amb passades sorrenques i d’origen fluviolacustre; i aqüífer IV, en les sorres blaves del Rosselló (Pliocè), captiu i amb elevat potencial aqüífer. El sòcol de totes les formacions són les argiles del Plasencià (Pliocè) i els aqüífers més utilitzats són l’I, el II i el IV. Malgrat que les extraccions d’aigües subterrànies són relativament modestes comparades amb els recursos hidràulics totals, atenyen la respectable quantitat de 75 hm3/any.
Els aqüífers en terrasses fluvials i planes al·luvials
Les terrasses fluvials encaixades constitueixen bons aqüífers connectats amb els rius, mentre que les penjades experimenten un drenatge lateral. En el cas de l’Ebre, apareix un gran gruix de materials permeables que actuen de rasa de drenatge, mentre que en el Llobregat la impermeabilització de la llera (aigua bruta) i la sobreexplotació han desconnectat el riu de l’aqüífer al·luvial.
Javier Génova, original de l’autor.
Els canvis del nivell de base dels rius, motivats per les oscil·lacions de la mar durant el Quaternari, estan enregistrades en el conjunt de terrasses fluvials esgraonades o encaixades que vorejen l’actual plana d’inundació, essent el més normal que la progressiva incissió dels rius hagi anat deixant penjades antigues planes al·luvials. En els exemples de la figura adjunta hom vol reflectir dues situacions: una de general, en la qual la plana d’inundació està quasi exclusivament ocupada pels dipòsits holocènics damunt un sòcol prequaternari, i una altra, restringida gairebé a l’Ebre, on sediments més antics del Quaternari són el substrat de l’Holocè. És palès que en el darrer cas existirà un major emmagatzematge; és a dir, mentre al Baix Ebre poden haver-hi més de 100 m de graves i sorres saturades, al Llobregat no arriben als 40 m, i això abans de començar l’explotació de l’aqüífer i el rebliment de la llera del riu.
En els tres deltes més importants dels Països Catalans (Ebre, Llobregat i Tordera) es produeixen superposicions i truncaments dels cicles fluviodeltaics més antics sota les formacions més recents, que enllacen amb les terrasses fluvials penjades d’aigües amunt, a causa de les variacions del nivell de la mar i de les subsidències de les àrees d’acumulació deltaica. 1 vall baixa, aqüífer lliure; 2 delta, aqüifer lliure superficial i captiu profund, sistema multicapa. A aigües salades congènites atrapades al sediment; B aigües dolces gràcies al rentat pel flux hidràulic ascendent.
Javier Génova, original de l’autor.
Malgrat tot, la capacitat en els aqüífers al·luvials lliures és molt considerable gràcies a una elevada porositat eficaç (5-15%) i poden emmagatzemar, segons el gruix saturat, de 0,5 a 5 hm3/km2, raó per la qual són els aqüífers amb millors condicions d’explotació amb pous o galeries. En efecte, hi ha una font de recàrrega assegurada, i el medi permeable actua com una planta de filtració i depuració, al mateix temps que permet una regulació dispersa de les aportacions dels rius sense necessitat de construir grans embassaments de superfície, situació molt avantatjosa als cursos mitjà i baix dels rius, on això, per diverses causes, no és possible (no hi ha tancades, s’inundarien àrees conreades, nuclis de poblacions, vies de comunicació, etc.).
El cas dels dipòsits fluviovolcànics de la plana d’Olot
Un cas complex és el dels dipòsits fluviovolcànics d’Olot. En efecte, el vulcanisme d’Olot (Garrotxa), d’edat quaternària, ha reomplert amb les seves colades de lava el fons de les valls del Fluvià i del Brugent, amb llargàries que atenyen els 20 km en el primer cas i els 10 km en el segon. Quan aquestes colades fluïen aigües avall, fossilitzaven planes d’inundació i terrasses fluvials, a la vegada que constituïen autèntics murs de contenció que individualitzaven petites conques lacustres aigües amunt. La morfologia i la recerca mitjançant sondatges (Domènech i Fayas, 1979), han demostrat aquest registre fòssil: hi ha almenys dues terrasses fluvials fossilitzades i potser quatre colades superposades entre Olot i Castellfollit de la Roca, i aigües amunt de l’anterior apilament existeix la plana de les Preses-Sant Privat de Bas, que era un antic llac, com ho proven els sediments presents (llims i llots torbosos).
Les conseqüències hidrogeològiques immediates són dos aqüífers granulars captius molt transmissius a les graves i sorres fluvials i desenvolupats longitudinalment seguint les colades.
Simultàniament, la disposició estructural del conjunt afavoreix, quan les circumstàncies topogràfiques són favorables (situació que es produeix en cada esgraonament de les colades), que el nivell piezomètric estigui per damunt del sòl fins 10 m. Això passa, per exemple, en el mateix parc de la Moixina a Olot, on els dos pous que abasteixen la població (105 m de fondària) proporcionen 120 1/seg surgents.
Els aqüífers en cons de dejecció i glacis al·luvials
Intrusió marina en els cons de dejecció de l’extrem meridional de la depressió tectònica de Tarragona. A zona de bon contacte amb la mar de les parts proximals dels cons de dejecció, les més permeables, com mostra la piezometria (B zona de reduït contacte amb la mar dels cons, i encara en les seves parts distals, que són poc o no gens permeables, per raons granulomè triques; no hi ha intrusió marina i la piezometria dibuixa el con de dejecció tot mostrant un flux radial. C zona poc permeable interlobular.
Maber, original de l’autor.
Totes les depressions tectòniques litorals i prelitorals que pertanyen al sistema de fosses mediterrànies solen ésser disimètriques, amb major esfondrament i basculament del sector occidental. Una conseqüència sedimentològica d’aquest fenomen és el conjunt de cons de dejecció interpenetrats a la sortida dels fronts muntanyosos i desenvolupats en funció dels canvis de nivell de base i també per causes distròfiques (moviment de les fractures). La coalescència dels cons de dejecció queda reflectida en la topografia amb una característica acumulació detrítica (glacis al·luvials) suaument inclinada cap a la mar. Els materials que formen els cons són una barreja dels còdols i blocs generalment angulosos amb una matriu fina i irregular ("mass flow"), que en determinats casos, si les condicions són favorables, pot desaparèixer per rentat (nivells saturats penjats per una intercalació argilosa), tot resultant-ne un dipòsit de granulometria gruixuda d’extraordinària permeabilitat, que lateralment canvia a fàries de platja, és a dir, argilites i limonites vermelles amb crostes calcàries ("caliches") i canals de conglomerats irregularment cimentats que configuren un conjunt heterogeni, multicapa si es vol, en haver-hi diferents horitzonts permeables superposats, de limitada continuïtat lateral. Els gruixos d’aquestes formacions (Pleistocè i Vil·lafranquià) normalment no passen dels 100 m.
Segons el seu pendent deposicional i l’abast dels submedis, a les depressions costaneres poden donar-se dues situacions: una és que el con de dejecció i els dipòsits associats arribin fins a la línia de costa, raó per la qual les parts més proximals estan pràcticament drenades i el gruix de la zona saturada solament serà significatiu prop dels nivells de base, és a dir, la mar; una conseqüència transcendent, a part la diferent permeabilitat dels cons en funció de l’àrea font dels materials, serà la vulnerabilitat d’aquests aqüífers a la intrusió d’aigua marina i que estarà en relació directa a la major o menor distància a la costa de les parts proximals dels cons, que són les més permeables. L’altra és que les formacions holocèniques (costes lineals) s’interposin mitjançant superfície d’erosió, entre els cons de dejecció i la mar, funcionant com veritables murs de contenció d’aquests aqüífers detrítics. Aquesta darrera circumstància queda palesa per la piezometria, amb una ruptura del gradient hidràulic que es suavitza, trobant-se al contacte entre ambdues formacions tot un seguit de fonts. La Plana de València i molts marjals de la costa de Castelló en són un clar exemple.
Altres aqüífers granulars en materials prequaternaris
En els Països Catalans, a partir del Terciari desapareixen pràcticament les formacions geològiques inconsolidades o consolidades amb porositat intergranular. En el Pliocè i el Miocè encara sovintegen horitzons sorrencs relacionats amb costes lineals, platges i esculls, o bé, i més freqüentment, amb medis de tipus llacunar. A les planes del Rosselló, l’Empordà, Barcelona, el Penedès, el Baix Ebre, Castelló i València són nombrosos els pous que localitzen els esmentats horitzons permeables, que són poc coneguts quant a la seva geometria.
Els nivells sorrencs i gresos del Cretaci (Albià i, anecdòticament, la fàcies Weald) són poc permeables, però amb una no menyspreable capacitat d’emmagatzemar aigua, la qual cosa els fa merèixer el qualificatiu d’aqüífers pobres o, millor, d’aqüitards. Referint-nos a l’Albià, és normal la seva existència en el sòcol de les depressions tectòniques litorals (depressió de Tortosa-Vinaròs per exemple), malgrat que fins ara hagi estat una constant evitar l’explotació d’aquests aqüífers pels problemes derivats de l’arrossegament de sorres fines que no poden ésser aturades per les reixes dels pous, a més de l’existència en la mateixa vertical d’aqüífers carbonàtics, tant supra com infrajacents, més permeables i amb millors condicions d’explotació.
El cas de la Plana de València
Carta hidrogeológica de la plana de València (Horta).
Maber, original de l’autor a partir de dades del SGOPU i de l’IGME.
Un exemple ben significatiu és el de la Plana de València. Aquesta regió natural, d’uns 1300 km2 d’extensió, inclou tota la plana costanera, desde Puçol a Cullera, que amb amplades variables (5 a 45 km) es desenvolupa entre les cotes 0 i 200 m. És una depressió d’origen tectònic, continuació del sistema mediterrani de fosses de direcció NE-SW. Està reblerta de sediments detrítics i carbonàtics d’edat terciària (Oligocè i Miocè) i quaternària, essent el sòcol idèntic al dels relleus que l’envolten, és a dir, les formacions triàsiques, juràssiques i cretàciques de les serralades centrals valencianes, on predominen les roques calcàries. La Plana de València és sens dubte una de les zones dels Països Catalans amb major tradició en l’ús d’aigües subterrànies, gràcies a les quals ha estat possible el creixement agrícola dels darrers decennis. Inicialment els pous captaven aigües a poca fondària (5-6 m), mitjançant les típiques sínies. Més tard, a començament de segle, i sincrònicament amb l’avanç tecnològic, hom féu captacions més profundes mitjançant sistemes cada vegada més moderns i efectius d’extracció d’aigües, amb la qual cosa s’arribà a l’actual horitzó, en què hi ha més de 15 000 pous, amb fondàries mitjanes de 50 m i amb suficient potència installada per a poder elevar més de 150 m3/s.
Els aqüífers de la Plana de València es localitzen a diversos medis sedimentaris. En conjunt, es tracta d’un sistema multicapa, amb fortes heterogeneïtats, tant laterals com verticals. Els dipòsits holocènics costaners obeeixen a la disposició i model hidrogeològic de funcionament explicat per a les costes lineals i deltes, i enllacen amb els glacis al·luvials que s’escampen al peu dels relleus calcaris mesozoics que voregen la depressió. Però, subjacents a tots aquests aqüífers granulars, n’hi ha d’altres inclosos en les formacions miocèniques que fan de sòcol al Quaternari. Són nivells a escala mètrica de sorres, gresos poc cimentats, graves i també bancs de calcàries de gran permeabilitat.
Perfil hidrogeològic de la plana de València (Horta). 1 aqüífers captius en materials miocens calcaris i sorrencs; 2 aqüífers lliures en materials quaternaris antics, i confinats en materials miocens sorrencs i en el sòcol calcari mesozoic; 3 aqüífers captius; 4 aqüífers lliures i captius en formacions de costa lineal. A glacis al·luvials; B costa lineal.
Javier Génova, redibuixat a partir d’un original del SGOPU.
En la figura adjunta hom pot veure la seqüència de materials descrits en una secció normal a la costa i un plànol amb les isopiezes dels estius de 1972 i 1982 que donen una idea del flux hidràulic subterrani, tot demostrant que el drenatge és cap a la mar i els rius, car actuen els llims d’albufera de nivell de base local, com reflecteixen el seguit de fonts a la rodalia. Fent un comentari de les isopiezes i de l’evolució de la piezometria hom constata que en el període 1972-1982 l’increment en les extraccions d’aigües subterrànies ha conduït moltes zones a una situació de sobreexplotació, amb un descens acumulat dels nivells d’ 1,5 m a la franja litoral, de 20-30 m a Bètera (alguns pous s’han quedat secs), i de 0 a 5 m a la resta; aquest descens és especialment greu al sector de Puçol-Sagunt, ja que indueix la intrusió marina. Simultàniament, l’ús indiscriminat de fertilitzants en les pràctiques agrícoles està contaminant les aigües subterrànies, les quals han vist augmentar els continguts en nitrats fins a límits no tolerables. El balanç hidràulic per a tota la unitat comptabilitza unes entrades properes als 800 hm3/any i unes extraccions d’aigües subterrànies de 200 hm3/any; existeix una important recàrrega dels aqüífers per recirculació de les aigües de reg. Malgrat tot, la situació no és bona; el conjunt de resultats amb greus problemes de contaminació i sobreexplotació, especialment en els aqüífers confinats miocènics, on la recàrrega és més difícil, és un seriós toc d’atenció al canvi de criteris per preservar la bona salut d’una de les zones amb aigües subterrànies més riques dels Països Catalans.