Rastreando los misteriosos manantiales del Gran Cañón

This is an authorized translation of an Eos articleEsta es una traducción al español autorizada de un article de Eos.

Mejorar los modelos ayudará a proteger una fuente crucial de agua potable para ambos bordes del Parque Nacional del Gran Cañón.

Fig. 1 La tubería Transcanyon (vista aquí en 1965) transporta agua dulce desde el Manantial Roaring, a miles de metros por debajo del borde norte, a ambos bordes del Gran Cañón. Créditos: Dan Cockrum, National Park Service

Por Mary Caperton Morton. 24 de febrero de 2020.

Más de cinco millones de personas visitan el Parque Nacional del Gran Cañón de Arizona cada año, y cada gota de agua que beben de los grifos del parque provienen de una sola fuente en el borde norte llamada “Manantial Roaring”.

Mapear las fuentes de los manantiales no es sencillo: Desde la superficie, la lluvia y la nieve derretida fluyen a través de 1100 metros de roca, cuevas, fallas y sumideros antes de emerger en los manantiales. Ahora, un nuevo modelo de vulnerabilidad de las aguas subterráneas está tomando aún más en consideración la complejidad geológica del Gran Cañón, brindando a los científicos las mejores herramientas para proteger el suministro de agua potable del parque.

Cuando Jones se dispuso a hacer un análisis de vulnerabilidad de los manantiales, se encontró con que la geología subyacente era demasiado compleja para los modelos existentes.

Se llega al Manantial Roaring por una caminata de 7,5 kilómetros por el sendero norte Kaibab ( North_Kaibab_Trail). Aquí una impresionante cascada brota de entre las capas de roca, formando el nacimiento o la fuente del arroyo “Bright Angel”. Una parte del agua del manantial es capturada en una tubería que corre bajo el sendero por 15 kilómetros hasta el río Colorado, a través del río, y hasta el borde sur.

“Proteger esta fuente de agua es de vital importancia para el servicio del parque”, dijo Natalie_Jones, hidróloga de la Universidad del Norte de Arizona en Flagstaff, y autora principal del nuevo estudio, publicado en el Hidrogeology Journal. Inicialmente, Jones se propuso cartografiar los sumideros en la meseta de Kaibab, la cual forma el borde norte del Gran Cañón.

“En el pasado, la gente había identificado visualmente un par de cientos de sumideros, pero usando el escaneo LIDAR mapeé casi 7000”, dijo Jones. La alta densidad de sumideros hace que la meseta sea especialmente vulnerable a la contaminación por la polución de la superficie, pero cuando Jones se propuso hacer un análisis de vulnerabilidad para los manantiales, descubrió que la geología subyacente era demasiado compleja para los modelos existentes, “Así que nos propusimos modernizar el modelo incorporando más datos topográficos de alta resolución que están disponibles para el Gran Cañón”.

La capa-pastel (Layer Cake) más grande del mundo

El nuevo modelo captura con mayor precisión la estructura geológica “capa-pastel” del mundialmente famoso Gran Cañón, dijo Ben Tobin, un hidrogeólogo kárstico del servicio geológico de Kentucky de la Universidad de Kentucky, quien también fue autor en el nuevo estudio. “La mayoría de los modelos están diseñados para una sola unidad de rocas. En el Gran Cañón tenemos una gran variedad de tipos de roca estratificada en 2000 metros de espesor”.

La hidrología del Gran Cañón está dominada por dos acuíferos apilados, uno en la capa de caliza de Kaibab en la parte superior, y el otro en las capas más profundas de caliza de Redwall y Muv. Entre los dos acuíferos hay cientos de metros de capas de rocas que no son tan permeables, como la arenisca de Coconino y el shale de Hermit. Una red de sumideros, fallas y fracturas atraviesa estas capas menos permeables, conectando los dos acuíferos.

Fig. 2 Miles de sumideros se concentran en el borde norte del Gran Cañón, donde la disolución de caliza y yeso, solubles en agua, ha producido un paisaje kárstico. Estas fotos son del mismo sumidero de 10 metros de profundidad, tomadas con una semana de diferencia. Créditos: Servicio National Park Service

“Las modificaciones que realizamos en los modelos son un esfuerzo para determinar con precisión donde es probable que esas conexiones estén entre el acuífero superior y el acuífero inferior”, dijo Tobin.

Los resultados del nuevo modelo reflejan con mayor precisión el alto grado de conectividad entre los acuíferos, dijo Jones. Por ejemplo, un estudio de 2017 descubrió que después de un evento de tormenta en el borde, los cambios en la temperatura y la velocidad del flujo de los manantiales que emergen a 580 metros debajo del borde ocurrieron en 6 días. “Eso es bastante rápido teniendo en cuenta que el agua viaja a través de casi 600 metros de roca desde el borde hasta el manantial” dijo Jones. En otros lugares del Gran Cañón, pueden pasar meses o incluso años hasta que la nieve derretida en el borde (la forma más común de precipitación en el Gran Cañón) emerja en los manantiales del cañón interior, dependiendo esas conexiones subterráneas.

Análisis de aguas

Tobin dijo que los nuevos modelos son “un punto de partida” para realizar más pruebas de vulnerabilidad al manantial Roaring. “La infiltración más rápida de agua significa que los contaminantes también pueden moverse rápidamente por el sistema”.

Los modelos también se utilizarán para arrojar luz sobre la sostenibilidad de los manantiales en respuesta al cambio climático, el cual se prevé que traerá menos nieve y lluvia al suroeste de EE.UU.

Los próximos pasos incluirán más estudios de trazado de colorantes, en los cuales se utilizan tintes fluorescentes no tóxicos para trazar la trayectoria del flujo de agua desde el borde hasta los manantiales. Los nuevos modelos ayudarán al equipo de investigación a planear dónde colocar el tinte en el borde, quizá reduciendo su trayectoria unos pocos kilómetros.

“Los estudios de trazado de colorantes en el Gran Cañón son el trabajo de campo más desafiante que he hecho”, dijo Tobin. “Para un estudio de 30 días en campo, caminamos 280 kilómetros arriba y abajo de 21000 metros de elevación.

Los nuevos modelos también deberían ser útiles en otros entornos geológicos, dijo  Laura Crossey, geoquímica de la Universidad de Nuevo México en Albuquerque que no participó en el estudio. “El Gran Cañón es el laboratorio definitivo para descubrir nuevos fundamentos de la ciencia kárstica”, dijo. “Es un entorno único, pero lo que aprendemos allí sobre el flujo y la conectividad ciertamente se pueden aplicar en otros lugares”.

¬Mary Caperton Morton (@theblondecoyote), escritora científica.

Cita: Morton, M. C. (2020), Tracking the Grand Canyon´s mysterious springs, Eos, 101, https://doi.org/10.1029/2020EO140531 Publicado el 24 de febrero de 2020.

Texto © 2020. Los autores. CC BY-NC-ND 3.0

This translation was made possible by a partnership with PlaneteandoEsta traducción fue posible gracias a una asociación con Planeteando. Traducción de Fernanda Triviño del grupo de Geolatinas, editado por Alejandra Ramírez de los Santos.

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