Subglacial drainage in porous aquifer and sediment consolidation patterns in the glaciated valley of Andorra (Pyrenees). The poster was presented on the meeting "Segones Jornades del Crecit: La prospecció geològica en l'obra civil", available at http://www.iea.ad

1. 680 m/s
879 m/s
1252 m/s
606 m/s
3100 m/s
1174-977 m/s
2b2b
3
2a 2a
1a1a
3
3
4
5
Roca
4
3b
5
2a 1b
> 67 bars
> 47 bars
29 bars
15 bars
15 bars
13 bars
26 bars
4,9 bars
5,8 bars
9,9 bars
Pf(S3)
Pf(S2)
13 bars
21 bars
Pf(S1)
Equipotencials
Línies de flux
H2O
Columna de Gel
100 m
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0
3
6
10
Profunditat
BA
Pressió
0 5 10 15
3
6
10
0
Pressió terres
Pressió aigua
Pressió glaç
Pressió glaç + terres - aigua
Pressió glaç + terres
Pressió
0 5 10 15
3
6
10
0
Pressió aigua = Pressió terres + glaç
(Flotació)
Pressió terres
Pressió aigua
Pressió glaç
Pressió glaç + terres - aigua
Pressió glaç + terres
1 2 3 4 5 6 8 9 107
3
6
10
Pressió de consolidació
TunelLateral
F3
F2
F1
- + -
NF estàtic
NF dinàmic
Tunel R
SECTOR LATERAL AL TUNEL, BSECTOR CENTRAL DEL TUNEL, A
1: Una gelera temperada
funciona com un aqüífer
kàrstic i l'aigua de fusió
passa als sectors inferiors, on
és evacuat per mitjà d'un flux
porós i canalitzat (túnel R).
2: S'instaura una xarxa de flux
en el medi porós que depèn de
columna d'aigua, permeabilitat
i número de túnels presents.
3 i 4: En funció de la posició
a la qual es trobi respecte al
túnel de drenatge subglacial, la
consolidació que experimentarà
el medi porós serà diferent.
5: La pressió de consolidació
varia també en profunditat,
essent aquesta de major contrast
conforme s'està més a la vertical
del túnel.
6: Les diferents consolidacions
que experimenta el terreny
marquen de forma molt clara
la distribució de les fàcies
resistives i resistents del
reompliment de la cubeta.
La prospecció geofísica del subsòl de la cubeta d'Andorra i Escaldes s’inicia amb els estudis realitzats per determinar els llocs més interessants per a la captació d'aigua hidrotermal de Caldea (NOVA ENERGIA, 1984,
inèdit). Cal esperar prop més d'una dècada (TURU, 1999; TURU et al. 2002) perquè les prospeccions geofísiques del subsòl de les cubetes de sobreexcavació glacial del Principat s’efectuïn de forma sistemàtica seguin
les experiències de VILAPLANA i CASAS (1983), BORDONAU et al. (1989). En el cas de la cubeta d'Andorra i Escaldes-Engordany, TURU (1999) proposa un model de reompliment sedimentari basat en el model de
BORDONAU (1992) per les principals cubetes de sobreexcavació dels Pirineus Centrals, sobre el qual es sobreposen dades geomecàniques del subsòl. Per la cubeta d'Andorra TURU (1999) proposa un model de
reompliment simplificat de 5 capes, numerades conforme es perforen, on les 3 primeres capes del subsòl començant des del sostre correspondrien a la unitat superior de BORDONAU (1992), la capa 4 correspondria a
la unitat intermèdia de BORDONAU (1992) i la capa 5 es correlacionaria amb la unitat inferior de BORDONAU (1992). Al present treball s'analitza amb més deteniment un sector de la cubeta d'Escaldes i
Andorra (Clot d'Emprivat), on es mostra que l'estructura del reompliment d'aquesta cubeta és més complexa que els models proposats fins al moment.
.
1
2
3 4
5
6
ANTECEDENTS
Unitat superior
Unitat interèdia
Unitat inferior
Substrat rocós
Model reompliment de les cubetes de sobreexcavació glacial
Bordonau (1992)
850
875
900
925
950
975
1000
1025
SEV 7
SEV 6SEV 6
SEV 8SEV 8SEV 9
SEV 1
SEV 2SEV 2
SEV 3SEV 3
SEV 4SEV 4
SEV 5SEV 5
SEV 6
Escaldes-Engordany
Andorra la Vella
Santa Coloma
La Mar gineda
Correlación de los sondeos eléctricos verticales
realizados en la cubeta deAndorra
> 1500
70 a 200
200 - 500
500 - 1000 Ωm
50 - 100
Limos y arcillas
Substrato rocoso
Limos
Arenas
Gravas
Limos y
arenas
Gravas
Unidad
inferior
Unidad
superior
Unidad
intermedia
70 a 200 Ωm
> 1500 Ω m
500-1000 Ωm
Ωm
Ωm
Ωm
Ωm
Model de reompliment de la cubeta d'Escaldes i Andorra
Turu (1999)
EL SECTOR DEL CLOT D'EMPRIVAT
En el decurs del 1996 es va efectuar una prospecció del subsòl del Clot d'Emprivat
(sector més septentrional de la cubeta d'Andorra i Escaldes-Engordany) fent ús de
de la tècnica de sondatges elèctrics verticals. De forma posterior, al 2000 i al 2002
es van efectuar altres sondatges elèctrics verticals (Prat de les Oques i La Closa)
que han permès efectuar una secció transversal a del subsòl de la vall mitjançant l'ús
de software del departament de Geologia de la universitat de Moscou (IPI 1990-2003,
http://www.geol.msu.ru/deps/geophys/rec-lab3.htm). Aquesta correlació de les fàcies
geoelèctriques mostra el següent:
BIBLIOGRAFIA
VILAPLANA, J.M. & CASAS, A. 1983. Las cubetas de sobreexcavación glacial de Bono y de Barruera (Alta Ribagorça: Pirineo
Central). Cuadernos del Lab. Xeol. de Laxe. 6: 293-309
BORDONAU, J.; POUS, J.; QUERALT, P y VILAPLANA, J.M. 1989. Geometría y depósitos de las cubetas glaciolacustres del
Pirineo. Estudios geol. 45: 71-79
BORDONAU, J. 1992. Els complexos glacio-lacustres relacionats amb el darrer cicle glacial als Pirineus. Geoforma (ediciones),
Logroño: 251
TURU, V.; POUS, J; BORDONAU, J. i PALOMAR, J (2002) La cubeta de sobreexcavació glacial de La Massana-Ordino (Pirineus
Orientals). Aplicació de la prospecció geoelèctrica. Horitzó, 2 (http://www.iea.ad/crecit/imatges/massana.pdf)
TURU, V. (1999) Aplicación de diferentes técnicas geofísicas y geomecánicas para el diseño de una prospección hidrogeológica de
la cubeta de Andorra, (Pirineo Oriental): Implicaciones paleohidrogeológicas en el contexto glacial andorrano; Actas del simposio
sobre Actualidad de las técnicas geofísicas aplicadas en hidrogeología, Granada del 10 al 12 de maig de 1999.
(http://www.igme.es/internet/web_aguas/igme/publica/actu_tec_geofi.htm).
1) Existeix una disposició general planoparal.lela de les fàcies geoelèctriques.
2) Coexisteixen nuclis de baixa resistivitat i nuclis resistius.
3) Tant els nuclis resistius com els que no ho són, presenten una forma lenticular.
4) Els nuclis resistius presenten velocitats sísmiques P importants.
5) Els nuclis resistius presenten pressions de consolidació importants.
6) Els nuclis conductors presenten pressions de consolidació moderades.
Segons la nomenclatura de TURU (1999) per a la part superior del rebliment de la
cubeta d'Andorra i Escaldes, existeix per cada capa un binomi de nivell
consolidat / nivell no consolidat, designat per la lletra "a" i "b" respectivament.
Aquesta inversió de la consolidació també ha estat detectada en el front de les
geleres de casquet (veure per exemple BOULTON i HINDMARSH, 1987);
BOULTON i DOBBIE, 1993), però no en un context de gelera confinada o gelera
alpina.
BOULTON G.S. i HINDMARSH, R. C. (1987) Sediment deformation beneath glaciers: rheology and geological consequences;
J. Geophys. Res., B92, 9059-9082
BOULTON G.S. i DOBBIE, K.E. (1993) Consolidation of sediments by glaciers: relation between sediment geotechnics, soft-bed
glacier dynamics and subglacial groundwater flow; J. Glaciology, 39, 26-44.
Aquest binomi per capa s'ha grafiat com capa 1a i 1b, capa 2a i 2b i capa 3a/3b.
Les capes 4 i 5 (unitat intermèdia i inferior de BORDONAU, 1992) presenten una
estructura similar a les anteriors, fet que suggereix que la seva gènesi pot haver
estat similar en aquest sector septentrional de la cubeta.
A partir d'altres indrets prospectats (Prat de les Oques a Escaldes-Engordany,
aparcament de l'Andorra 2000, Hotel Màgic i antic local d'Interflora al centre
d'Andorra la Vella i a l'estació transformadora de FEDA La Margineda) hom ha
pogut observar formacions sedimentàries de blocs de gran diàmetre (> 5 m)
als laterals de la vall (veure fotografia). Aquestes acumulacions de grans blocs
presenten una important continuïtat en direcció paral•lela a la vall i poca continuïtat
en direcció perpendicular a la vall, fet que evidencia un caràcter canaliform
(pseudoesker). Al centre de la vall (antic Càmping La Closa, Edifici de Prada
Casadet, Carrer de Tobira, antic Càmping Edelweis i Borda Mateu)
únicament hi ha l’empremta d'un canal subglacial d'aigua per la preconsolidació
tant elevada que ha deixat en els sediments infrajacents per on ha circulat l'aigua
per la xarxa de flux instaurada per sota de la gelera. Aquest canal central
coincideix a grans trets amb el sector de confluència entre les principals
geleres (Valira del Nord i Valira d'Orient).
"Presència de
estructures de tipus
"esker" als laterals de
la vall, canals
consolidats al centre
de la vall amb marges
no consolidats de
l'empremta del llit
subglacial. Totes
aquestes estructures
lineals i tabulars
condicionen de forma
important les
característiques
geotècniques i
hidrogeològiques
del subsòl de la cubeta"
"En el decurs del
drenatge subglacial
hi ha hagut una
comunicació entre els
pseudoeskers laterals
i el túnel central, de
forma que ha generat
una consolidació
tabular entre aquestes
principals estructures
de drenatge subglacial"
RESUM
Els diferents models de rebliment sedimentari proposats per a les cubetes de sobreexcavació glacial han resultat ser excessivament simplistes per les necessitats de creixement urbanístic de la cubeta d'Andorra la Vella i Escaldes
que han motivat l'estudi del subsòl de la mateixa, bàsicament per promocions privades, on la progressiva síntesi de les dades acumulades permeten generar un nou model de reompliment, bàsicament reològic, part
el qual es presenta en aquest treball. El sector septentrional de la cubeta presenta fins a un mínim de quatre cicles de reompliment sedimentari subglacial d'igual natura i possiblement un cicle de sedimentació subaèria a part de l'actual.
La cubeta presenta unes estructures resistives als laterals de la vall que coincideixen amb cossos canaliforms on hi ha acumulació de grans blocs (alguns de més de 5 m de diàmetre) i que poden assimilar-se a "eskers"
de les geleres de casquet (pseudoeskers). Al sector central de la vall no hi ha evidències d'acumulacions canaliformes de blocs de grans mides però sí hi ha l'empremta de consolidació en el sediment d'un túnel subglacial de tipus R de
RÖTHLISBERGER (1972). Entre les estructures canaliforms (pseudoeskers i canals R) existeixen nivells tabulars consolidats i no consolidats que es van generar a partir de la xarxa de flux subglacial.
RÖTHLISBERGER, H. (1972) Water presure in intra and subglacial channels. J. Glaciol., 11, 177-203
El mecanisme de funcionament del sistema hidrològic subglacial invocat seria el següent:
1) Les principals geleres de les valls conflueixen a Escaldes.
2) Les geleres es recolzen sobre la capa 5 (suposat interglacial) durant la màxima extensió glacial.
3)La gelera de la vall és una gelera temperada i funciona com un aqüífer kàrstic.
4) El drenatge de l'aigua es produeix en part de forma subglacial per fissures i per les morrenes laterals.
5) L'aigua sota la gelera confinada per la vall, fa augmentar la pressió intersticial a la seva base i s'instaura una
xarxa de flux pel sediment porós i per mitjà de canals (tipus R al centre i pseudoeskers als laterals).
6) El drenatge de l'aigua consolida el sediment porós. Aquesta consolidació comporta un canvi de la porositat i
de la permeabilitat del sediment i pot conduir a un drenatge subglacial deficient.
7) Ja sigui per la disminució de la permeabilitat dels sediments subglacials o per un augment de la fusió de glaç
(millora climàtica), el sistema hidrològic deixa de ser estable i agumenta de forma crítica la pressió intersticial.
8) L'augment de la pressió intersticial comporta una disminució del fregament entre la gelera i el seu substrat,
podent produir-se un ràpid avenç de la gelera. En cas d'existir una subpressió molt elevada aquest avenç pot ser
catastròfic (episodi de "surge").
9) En aquest ràpid avenç de la gelera es produeix l'erosió i esllavissament parcial de les morrenes laterals, que
retreballades per la gelera, passen a incorporar-se al llit subglacial d'aquesta.
10) Es torna a instaurar el drenatge subglacial amb la conseqüent reducció de la pressió intersticial i l'augment
del fregament entre la gelera i el seu substrat.
La repetició del punt 3 fins al punt 10 en el temps ha generat el rebliment cíclic de la cubeta de sobreexcavació
d'Andorra la Vella i Escaldes. A partir del perfil transversal que aquí es presenta aquest cicle s'ha repetit un
mínim de quatre vegades (capes 4, 3, 2 i 1). Si aquests episodis de drenatge subglacial corresponen a sistemes
hidrològics estables (de caràcter climàtic), hom pot correlacionar-los amb la cronologia absoluta
determinada a la vall d'Arinsal per TURU (2002), on també s'han identificat 4 episodis de
sedimentació glacial en el darrer cicle glacial. A partir d'aquesta correlació cronològica
la capa 1 tindria una edat inferior als 17.000 anys BP, la capa 2 s'hauria sedimentat abans dels
25.000 anys BP, la capa 3 tindria una edat anterior als 33.000 anys BP mentre que la capa 4 hauria estat
sedimentada amb anterioritat als 41.000 anys BP.
TURU, V. (2002) Análisis secuencial del delta de Erts. estratigrafía de un valle glaciar obturado intermitentemente. relación con el
último ciclo glaciar. valle de Arinsal, Pirineos Orientales. parte II : aplicación; Actas del Congreso Nacional de Geomorfologia, Valladolid
Preconsolidacions
Preconsolidacions
Estructura del subsòl de la cubeta d'Andorra i Escaldes-Engordany en el sector del Clot d'Emprivat
Una interpretació genètica de les fàcies geoelèctriques i sísmiques detectades
Valentí TURU i MICHELS*
http://www.igeotest.ad