Current travertines precipitation from CO₂-rich groundwaters as an alert of CO₂ leakages from a natural CO₂ storage at Gañuelas-Mazarrón tertiary basin (Murcia, Spain)

Abstract

Las tecnologías de Captura y Almacenamiento de CO2 (CAC) representan la solución más adecuada a las emisiones antropogénicas de CO2 a la atmósfera. En consecuencia, la monitorización de las posibles fugas de CO2 de un almacenamiento geológico profundo (AGP) artificial de CO2 es indispensable para garantizar su seguridad. La precipitación rápida y superficial de travertinos relacionada con estas fugas de CO2 puede utilizarse como señal o alerta de dichos escapes. Dado que existen pocos estudios sobre el comportamiento, a largo plazo, de un AGP de CO2 artificial, los almacenamientos naturales de este gas, afectados por escapes naturales o artificiales, deben ser estudiados como análogos naturales de un AGP de CO2 para predecir su comportamiento a largo plazo. En este contexto se ha estudiado, en la Cuenca Terciaria de Ganuelas-Mazarrón (Murcia), un almacenamiento natural de CO2 perturbado por sondeos hidrogeológicos, que permiten el escape de dicho CO2 natural. Este estudio se ha centrado en los travertinos que están precipitando en relación con las aguas ricas en carbono inorgánico disuelto (DIC) de algunos de dichos sondeos. Dicho estudio ha consistido en la caracterización exhaustiva de dichos travertinos, así como de sus aguas madre, incluyendo la geoquímica elemental e isotópica, la mineralogía y la petrografía de dichas rocas. La caracterización hidrogeoquímica de las aguas subterráneas ha permitido reconocer 4 hidrofacies pertenecientes a 3 acuíferos distintos. Dichas aguas tienen una salinidad y conductividad eléctrica muy altas; son ligeramente ácidas; presentan un alto contenido en DIC y CO2 libre; están sobresaturadas en aragonito y calcita; y disuelven, movilizan y transportan escasas cantidades de elementos pesados y/o tóxicos. Los valores isotópicos indican que: i) el origen de las aguas madre está relacionado con las aguas de lluvias de nubes originadas en el mar Mediterráneo o en áreas continentales; ii) el origen del C es principalmente inorgánico; y iii) los sulfatos proceden principalmente de la disolución del yeso Messiniense existente en los sedimentos terciarios que rellenan la cuenca. La precipitación actual de travertinos parece estar controlada por una combinación de varios factores, tales como: i) la disminución rápida de la presión hidrostática y la pCO2, que provoca un proceso rápido de desgasificación; y ii) la actividad biológica en el medio. Este proceso conduce a un aumento en el pH del agua favoreciendo la precipitación rápida de los carbonatos. A pesar de que en las respectivas aguas madre no se han observado parámetros fisicoquímicos concluyentes para el control de la precipitación de calcita o aragonito, se sugiere que algunas aguas madre presentan las características fisicoquímicas más adecuadas para la precipitación de uno u otro polimorfo. Por último, los valores δ13C del DIC y de los carbonatos de estos travertinos podrían ser utilizados como buenos trazadores para las fugas de CO2 de un AGP artificial de este gas.