Modelización de transporte reactivo: aplicación a la dedolomitizacion

The replacement of dolomite with calcite (dedolomitization) has been analyzed by means of two numerical models of reactive transports The results of successive calculations under different scenarios have been compared with the observations made on the dedolomites developed on the Triass¡c strata from Prades (Tarragona, Spain). The model based on the local equilibrium assumption for water-rock interaction does not predict the development of the porosity associated to the replacement. The model based on kinetic laws for mineral disolution and precipitation does predict the observed proportions of calcite, dolomite and porosity. The result of modeling under kinetic laws is sensitive to parameters such as the flow velocity, the chemical composition of the recharge water and the reactive surface of the minerals. The replacement and associated porosity is only formed for infiltration flows higher than 100 mm/year. The water has a neutral to slightly alkaline pH, far from equilibrium with carbonates and the atmosphere. The calcium concentrations must be one order of magnitude higher than the average of surficial waters, probably due to sulfate dissolution. The reactive surface 01' dolomite has been estimated from a simple geometric model of fractures, whereas that of calcite has been inferred from calculations based on nucleation and crystal growth theory. The reactive surface of calcite appears to be several orders of magnitude lower than that of dolomíte, im agreement with.what is required for reactive transport calculations to generate porosity. The dedolomltization and associated porosity takes place in the first meter of aquifers, whereas downstream the replacement vanishes and does not create porosity. Se han utilizado dos modelos numéricos de transporte reactivo para analizar el proceso de dedolomitización: reemplazamiento de dolomita por calcita debido a la infiltración de agua en un estrato dolomítico. Los resultados de sucesivos cálculos en diferentes escenarios se han comparado con observaciones preliminares en las «carniolas» desarrolladas en las dolomías del Triásico de Prades (Tarragona). El modelo basado en la hipótesis de equilibrio local entre el agua y la roca no predice el desarrollo de porosidad asociadad reemplazamiento. En cambio, el modelo basado en leyes cinéticas de disolución y precipitación mineral es capaz de predecir las proporciones de dolomita, calcita y porosidad observadas. El resultado de la modelización mediante leyes cinéticas es sensible a determinados parámetros como la velocidad del flujo, la composición química del agua de recarga y la superficie reactiva de los minerales El desarrollo del reemplazamiento y porosidad asociada requiere caudales de infiltración superiores a 100 mm/año. El agua debe tener pH neutro a ligeramente alcalino, lejos del equilibrio con la atmósfera y con carbonatos, y concentraciones de calcio un orden de magnitud superior a la media de aguas superficiales, probablemente debido a la disolución de evaporitas. La superficie reactiva de la calcita que precipita se ha estimado a partir de la teoría de la nucleación y crecimiento cristalino. Esta superficie es al menos dos órdenes de magnitud inferior a la de la dolomita, estimada a partir de un modelo geométrico de fracturas. La diferencia entre la superficie reactiva de ambos minerales es un factor clave en el desarrollo de porosidad asociada a la disolución/precipitación. La dedolomitización y generación de porosidad tiene lugar sobre todo en el primer metro de una columna vertical de acuífero, mientras que aguas abajo el reemplazamiento se atenúa y no genera porosidad