Hydrochemistry and stable isotopes in a coastal lagoon affected by evaporation, Cabo de Gata (Almería)

Abstract

The Salinas de Cabo de Gata are a natural coastal lagoon that has been anthropically transformed to favor the entry of seawater and its evaporation until saturation in sodium chloride. For this, it is compartmentalized in a series of ponds in which the seawater is guided by a circuit along which the salinity increases. Sediment samples have been taken at the bottom of these ponds and water samples to recognize which hydrogeochemical processes occur along the route. In the first ponds (evaporators) the suspended solids are decanted and carbonate precipitation occurs, along with the formation of pyrite linked to the high concentration of organic matter. On the other hand, in the last ponds (crystallizers) gypsum precipitation occurs when 70% evaporation is reached and, finally, halite when it reaches 90%. This precipitation notably changes the chemical composition of the waters, reducing the concentration of the ions present in the minerals that precipitate. From the isotopic point of view, gypsum precipitation also has its mark, reducing the proportions of 18O/16O and 2H/1H in the pond water. The study of these processes, in a mesoscale system, has great advantages for making palaeoenvironmental inferences at the basin scale, such as knowing what percentage of seawater must be evaporated so that gypsum or halite can precipitate in a basin.

Las Salinas de Cabo de Gata son una laguna costera natural transformada antrópicamente para favorecer la entrada de agua de mar y su evaporación hasta la saturación en cloruro sódico. Para ello, está compartimentada en una serie de estanques en los cuales el agua de mar es guiada por un circuito a lo largo del cual se incrementa la salinidad. Se ha tomado una serie de muestras de sedimentos del fondo de estos estanques y de su agua con el fin de reconocer qué procesos hidrogeoquímicos se producen a lo largo del recorrido. En los primeros estanques (evaporadores) se decantan los materiales en suspensión y se produce la precipitación de carbonatos, junto con la formación de pirita ligada a la alta concentración de materia orgánica. Por su parte, en los últimos estanques (cristalizadores) se produce la precipitación de yeso cuando se alcanza el 70% de evaporación y, finalmente, halita al llegar al 90%. Esta precipitación cambia notablemente la composición química de las aguas, disminuyendo la concentración de los iones presentes en los minerales que precipitan. A nivel isotópico, la precipitación de yeso también tiene su impronta, reduciendo las proporciones de 18O/16O y 2H/1H en el agua del estanque. El estudio de estos procesos, en un sistema de mesoescala, tiene grandes ventajas para hacer inferencias paleoambientales a escala de cuenca, como por ejemplo saber qué porcentaje de agua de mar es necesario evaporar para que en una cuenca llegue a precipitar yeso o halita.