Hydrochemical and isotopic tools to evaluate the groundwater role in the hydrological functioning of a Pampean lake, Buenos Aires province, Argentina

Abstract

Waters from the fractured-karstic and detritic (Pampeano) aquifers, and from surface water bodies are closely interacting in the Tapalqué Creek Upper Basin (CSAT for its acronym in Spanish), southeast of the Chaco-Pampean plain, Argentina. The La Barrancosa lake, endorheic and of socio-economic and cultural relevance, is located in this basin headwater. Within the framework of an integrated vision of these water resources, the main objective of this work is to know this lake’s water origin, as well as to identify and explain the processes involved in its interaction with the Pampeano aquifer. Hydrochemical and isotopic (δ2H and δ18O) tools were jointly used, with special emphasis on the ionic ratios study and the hydrochemical modelling. The rainwater evaporation during infiltration into aquifers and the dissolution/weathering of the geological materials rich in Ca2+ , Mg2+ and K+ present in the study area, are the main processes that determine the composition of waters in the recharge zones. The dissolution of Na+-rich minerals and the cationic exchange are of relevance toward the plain zone. This last process and the concentration by evaporation control the composition of the La Barrancosa lake waters (effluent). These conclusions are validated by the δ2H, δ18O and d values characteristic of the CSAT waters and can be extrapolated to other basins developed in similar environments.

En la cuenca superior del arroyo Tapalqué (CSAT), al sudeste de la llanura Chaco-Pampeana, Argentina, las aguas de los acuíferos fracturados-kársticos y detrítico (Pampeano) y de los cuerpos de agua superficial se encuentran interactuando estrechamente. En su sector de cabecera se localiza la laguna La Barrancosa, endorreica y de relevancia en lo socioeconómico y cultural para la región. En el marco de una visión integrada de los recursos hídricos, este trabajo tiene como principal objetivo conocer cuál es el origen del agua de dicha laguna, así como identificar y explicar los procesos involucrados en su interacción con el acuífero Pampeano. Se utilizaron de manera conjunta herramientas hidroquímicas e isotópicas (δ2 H y δ18O), haciéndose especial hincapié en el estudio de las relaciones iónicas y la modelación hidroquímica. La evaporación del agua de precipitación durante su infiltración a los acuíferos y la disolución/meteorización de los materiales geológicos ricos en Ca2+, Mg2+ y K+ presentes en el área de estudio, son los principales procesos que determinan la composición de las aguas en las zonas de recarga. La disolución de minerales ricos en Na+ y el intercambio catiónico ganan relevancia hacia la zona de llanura. Este último proceso y la concentración por evaporación determinan la composición de las aguas de la laguna La Barrancosa, de funcionamiento efluente. Estas conclusiones son validadas por los valores de δ2 H, δ18O y d característicos de las aguas del área bajo estudio y pueden ser extrapoladas a otras cuencas desarrolladas en ambientes similares.