11 septiembre, 2016

EL TOBAZO 2016. SEGUNDA CAMPAÑA, AGOSTO 2016

Continuando con la exploración de el Tobazo, Espeleo Minas ha organizado una segunda campaña a la surgencia entre los días 17 a 21 de agosto.

Lo primero agradecer la presencia de Jesús y Luis del grupo Abismo, que han colaborado con nosotros una vez más, en el porteo del material y también en la exploración de nuevos ramales de la cavidad.


Salida de la surgencia. Foto: Sergio Fernández

En esta segunda campaña hemos continuado con los objetivos habituales de exploración tras el sifón I, con el descubrimiento de una nueva red de galerías, que en anteriores exploraciones se habían pasado por alto y con muchas posibilidades de continuación siendo una red bastante laberíntica y con muchos ramales que extiende la red hacia el sur. Son las galerías que en el siguiente plano de la poligonal georreferenciada aparece denominada como "sur"presa.

Nueva poligonal 2016.

En exploración. Foto: Fernando Martínez
El denominado ramal noroeste2016, otra zona de galerías exploradas y topografiadas este año y una posible conexión desde las galerías principales de la red del Tobazo con la red secundaria del Laberinto, dentro la labor de revisar ramales laterales de la galería principal, son las actividades realizadas en esta segunda campaña.

Dado la cantidad de ramales a explorar estamos planeando una tercera campaña para octubre/noviembre de 2016.




Además de la exploración y la topografía de los nuevos ramales, se han tomado fotografías de las nuevas galerías descubiertas.


Tras esta campaña la cueva de el Tobazo tiene ahora mismo una longitud de 8.600 m de longitud total. Las topografías nuevas y con todo lo descubierto este año se presentarán en los informes correspondientes de renovación de zona.






Montaje de diversos momentos. Foto montaje: Alfonso Gutiérrez


 AGRADECIMINETOS

Queremos agradecer a la población de VILLAESCUSA DEL EBRO su hospitalidad por habernos alojado en el edificio de la antigua escuela del pueblo, haciendo los trabajos mucho más llevaderos. Y también su interés por lo que estamos haciendo. Nuestro más sincero agradecimiento.

Información facilitada por Alfonso Gutiérrez (coordinador zona exploración El Tobazo).

EXPLORACIÓN EN CURSO POR ESPELEO MINAS

10 julio, 2016

EL TOBAZO. PRIMERA CAMPAÑA, julio 2016

Espeleo Minas ha vuelto a realizar, una vez más, otra campaña en nuestra zona de exploración de El Tobazo, Villaescusa de Ebro (Cantabria),  en la cual seguimos trabajando.

Con esta publicación comentamos de una forma escueta lo realizado en julio, ya que en próxima publicaciones se irán dando más datos, sobre todo con lo obtenido en la segunda campaña.

foto: Bruno Martínez (E.M.)


Tal y como hemos decidido en Espeleo Minas, no se van a realizar más campañas masivas, descontroladas y fuera de orden siendo Espeleo Minas quien fija los objetivos.

Este mes de julio se ha realizado una incursión tras el primer sifón, para la exploración y topografía, además del reconocimiento de nuevas galerías con posibilidades de exploración, con vistas a una segunda campaña, que se realizará en breve (hasta una tercera si nos ponemos).

foto: Alfonso Gutiérrez(E.M.)

Los resultados de la misma han sido muy positivos, se han descubierto nuevas galerías, con muchas posibilidades de continuación además de hacer que puedan cambiar los criterios de exploración en las futuras campañas. Se han topografiado y croquizado unos 230 m, pero explorados más lo cual no está mal para un solo espeleobuceador.

Por ello estamos muy contentos con lo obtenido y esperamos que en la proxima topografía de El Tobazo aparezcan nuevas galerías y algunas sorpresas.




Como siempre se debe tener en cuenta a los espeleólogos que han participado en esta campaña, empezando por el  grupo Abismo de Guadalajara con los que llevamos colaborando varios años en diversas actividades.


foto: Bruno Martínez(E.M.)

A Cristina y Paloma de Espeleo Minas por el apoyo en el porteo de material que dadas sus circunstancias personales tiene mucho mérito. Y por supuesto a todos los demás participantes de Espeleo Minas.

En las fechas en las que fuimos coincidimos con las fiestas de Villaescusa de Ebro y como siempre, nos hicieron más llevadera la exploración de este sistema. Pudimos participar con ellos en las fiestas y en la comida que dieron en el pueblo, ¡MUCHAS GRACIAS A TODOS!.

foto: Alfonso Gutiérrez (E.M.)

Información facilitado por Alfonso Gutiérrez, coordinador zona exploración de El Tobazo.

EXPLORACIÓN EN CURSO POR ESPELEO MINAS



29 mayo, 2015

EL TOBAZO VALDERREDIBLE. CANTABRIA

Con esta nota publicamos un avance de la nueva topografía de el Tobazo tras las exploraciones de los años anteriores. 

Por ahora no se publican los datos de espeleometría, ya que con los nuevas galerías descubiertas se están rehaciendo los cálculos.





Información publicada por Alfonso Gutiérrez (Presidente de Espeleo Minas)
  
EXPLORACIÓN EN CURSO



ABSTRACT:

El Tobazo cave is placed in the north of Spain, Cantabria (Valderrededible). This cave was explored in 70’s and 80’s by G.E.V (Speleological Group from Valladolid,Spain). They created a surveying that it hasn’t changed in forty years. In 2011 Espeleo Minas (from now E.M.), Speleological Group formed mostly by mining engineers, attempted to explore the final sump due to the huge stream that come out from this place and it is where the underground stream appear and throught the cave, so E.M. made the first attempt to dive the final sump in june of 2011 and it was a great successful because there was big and amazing underwater galleries. The results were astonishing.



In September 2011, E.M. made another attempt to explore at that time supported by CEFME (commission of speleodiving from speleological federation of Madrid). This expedition was successfully; as well all divers discover more aerial galleries beyond the final sump.



So, since 2011 to nowadays the first cave survey of el Tobazo cave has changed, mostly in a great number of galleries beyond the final sump (we named it first sump) and other second sump which can be by pass.



Last year E.M. has discovered another groups of galleries near the main entrance that it is the stream which take out the water from all the karst, even an unknown stream that we shall try to explore in 2015.


 EXPLORATION IS ONGOING



29 diciembre, 2014

EL TOBAZO. VALDERREDIBLE (CANTABRIA). 2014



Un año más Espeleo Minas ha realizado su campaña en El Tobazo, con cambios en los criterios de exploración para este año y sucesivos.

Fotografía: Alfonso Gutiérrez
A pesar de la planificación, con bastante tiempo de antelación, de una campaña de una semana para explorar y topografiar la cueva más allá del primer sifón, no ha sido posible conseguir hacer coincidir la disponibilidad en fechas de varios espeleobuceadores necesarios y sólo se ha realizado una inmersión en la cavidad (julio 2014).





LOS OBJETIVOS PARA EL AÑO 2014 HAN SIDO:

EXPLORACIÓN Y TOPOGRAFÍA DE PARTES AÉREAS Y SIFONES ANTERIORES AL PRIMER SIFÓN

En julio de 2014, preparamos una campaña de 3 días con los siguientes objetivos:

1.     Explorar con un espeleobuceador de Espeleo Minas, las galerías tras el sifón colector y topografiarlas.

2.     Realizar una serie de poligonales en el interior de la cueva para enlazarlas con puntos del exterior y georreferenciar la cavidad.

EXPLORACIÓN DEL SIFÓN COLECTOR

Fotografía: Bruno Martínez
 Esta zona ya había sido revisada en junio del 2013, viendo que las galerías se inundaban y se llegaba a una zona sifonante en la que era necesario el buceo. Por ello este año se decidió la exploración de estos conductos, un espeleobuceador de Espeleo Minas se adentró en dichas galerías inundadas, que se topografiaron.






Con este nuevo aporte de agua se ha descubierto y se conoce, parte del funcionamiento hidrogeológico de la red kárstica y que hasta el momento no se tenía constancia del mismo, ha quedado definido el circuito de drenaje, al menos en las galerías de salida al exterior, se ha descubierto un nuevo aporte que aún no tenemos clara su procedencia y además deberemos continuar con más exploraciones en esta zona para confirmar algunos puntos.


Fotografía: Fernando Martínez

GEORREFERENCIACIÓN

Otro objetivo en esta campaña y muy importante, ya que dado lo avanzada que se encuentran las exploraciones y los kilómetros de galerías que actualmente existen; más los que quedan por descubrir, tener la cavidad completamente georreferenciada era algo que debíamos realizar para las exploraciones futuras y el conocimiento de la red y su relación con la superficie.

La georreferenciación se realizó de la siguiente manera:

Fotografía: Alfonso Gutiérrez
Tomar una poligonal desde la boca principal de la red con toma de puntos conocidos en el exterior. Dichos puntos estarían tomados en UTM, ED50 y servirán de apoyo a la georreferenciación. Esta poligonal se tomaría por la galería Ursus que sale al exterior en la 2ª boca del sistema y desde esta boca trazamos un recorrido exterior hasta enlazar con la boca surgente del sistema. Se volvería a topografiar la sala de entrada, que nos permitiría enlazar la citada poligonal con la galería Ursus, la galería del sifón de entrada y las galerías de acceso a la red principal además de estar enlazada con el exterior con puntos de coordenadas que además, algunos de ellos, coinciden con el recorrido del apartado anterior y también sirve para verificar y corregir errores. Todo esto se apoyaría en un trazado georreferenciado desde Villaescusa del Ebro hasta la boca de la cavidad que al superponer en la ortofotografía nos sirviera de referencia y comprobación que los puntos estaban bien localizados.



Con todos estos trabajos la topografía original del Tobazo (UEVA, 1982) se ha modificado en las zonas correspondientes a la galería Ursus, sifón entrada, sala de entrada. Es de destacar el buen trabajo realizado por la UEVA en su momento, de hecho los cambios son debido a la aparición de nuevas galerías y su reorientación, pero el resto de galerías se ha mantenido igual, aunque para mantener un mismo criterio en los trazados del dibujo con la nueva topografía se ha redibujado entera con el fin de ir creando una nueva topografía del Tobazo a partir de este año 2014, sin dejar de considerar la topografía de la UEVA como referencia al ser un trabajo excelente.


EL TOBAZO TRAS EL PRIMER SIFÓN


Fotografía: Roberto Cano
 En la nueva topografía se dan a conocer los trabajos de topografía realizados en la incursión de finales de octubre de 2013, junto con los del año 2014 como se ha indicado en el apartado anterior. Agradeciendo la colaboración en los trabajos tras el primer sifón a la Comisión de Espeleobuceo de la Federación Madrileña de Espeleología (CEFME), así como a los espeleólogos de distintos grupos que apoyaron el porteo.




Fotografía: Roberto Cano
 Este año 2014 no se ha podido hacer una campaña tras el primer sifón, se había pensado en realizar una, pero en las fechas que se propusieron fue muy difícil encontrar espeleólogos suficientes para el porteo de material que una campaña de este tipo requiere, por ello Espeleo Minas decidió anular esta expedición prevista para finales de octubre de 2014. Son fechas muy malas para este tipo de campañas ya que la gente ha agotado sus vacaciones o los pocos días que tienen están reservados para otros menesteres. Factor éste que tendremos en cuenta para el campaña de 2015.






Fotografía: Bruno Martínez

AGRADECIMIENTOS

Queremos agradecer a la población de VILLAESCUSA DEL EBRO su hospitalidad por habernos alojado en el edificio de la antigua escuela del pueblo, haciendo los trabajos mucho más llevaderos. Y también su interés por lo que estamos haciendo. Nuestro más sincero agradecimiento.

Información publicada por Alfonso Gutiérrez (Presidente de Espeleo Minas)
EXPLORACIÓN EN CURSO

27 abril, 2014

PERMISOS SIMA DEL CARLISTA (VIZCAYA)

Hola a todos,

Aunque este apunte en el blog se sale de la línea que llevamos, nos ha parecido interesante publicar la dirección a la que hay que tramitar los permisos para la realización de la sima del Carlista en Vizcaya, ya que la información encontrada en al red no es correcta del todo o está un poco difusa.

Para la solicitud de permisos la dirección completa es:

A/A Antonio GALERA COLETO
Jefe del Servicio de Patrimonio Natural

Diputación Foral de Vizcaya

Departamento de Medio Ambiente

Alameda Rekalde, 30, 48009 Bilbao

Tlfno.-944068622
Fax.-944066973
Centralita.-94406800


espacios.naturales.protegidos@bizkaia.net



Es necesario enviar las copias o escaneos de las tarjetas federativas en curso.


Tener en cuenta que no comentan si hay otros grupos que hayan pedido la sima por lo tanto, podeis coincidir con más grupos en el mismo día, como nos pasó a nosotros.


Un saludo

Alfonso Gutiérrez
Presidente de Espeleo Minas


 


 









07 diciembre, 2013

El CO2 NO ESTÁ SOLO EN EL FONDO DE LOS POZOS




Una creencia muy extendida entre los espeleólogos (y no sólo entre estos) consiste en que los gases densos tienden a acumularse en las depresiones y especialmente en el fondo de las cuevas. Es algo ampliamente aceptado que el CO2 se acumula en el fondo de los pozos; esta idea ha sido puesta en tela de juicio muy pocas veces, y frecuentemente es copiada de una a otra publicación. Así empieza un interesante artículo de Giovanni Badino –su referencia se incluye más abajo-. En nuestro blog de Espeleo Minas hemos incluido ya anteriormente la traducción de un par de artículos relativos a la presencia de CO2 en cavidades, artículos que nos pareció conveniente traducir y difundir porque su contenido puede ser de utilidad para identificar y evitar riesgos asociados a la existencia de una excesiva concentración de este gas en las cuevas. Algo tocan esos artículos el tema de fuentes y sumideros del citado gas; pero nos ha parecido conveniente buscar información que pueda, además de completar un poco lo relativo a fuentes y sumideros, dar una clara idea de algo tan importante como la variabilidad espacial de la distribución de este gas en las cuevas. Tras consultar numerosos artículos, dos nos han parecido de especial interés para el objetivo que perseguimos aquí. Sus referencias, tal y como viene en las publicaciones que hemos encontrado, son las siguientes:

-       G. Badino – The legend of carbon dioxide heaviness. Journal of Cave and Karst Studies, v. 71, no. 1, p. 100–107.

-       James U. L. Baldini, Lisa M. Baldini, Frank McDermott and Nicholas Clipson – Carbon dioxide sources, sinks, and spatial variability in shallow temperate zonecaves: Evidence from Ballynamintra Cave, Ireland. Journal of Cave and Karst Studies, v. 68, no. 1, p. 4–11.

El primero es de gran interés, pero dado su carácter muy conceptual y cuantitativo, científico podríamos decir, no nos ha parecido oportuno traducirlo -el que está preparado para entender lo que dice, seguro que sabe leer en el idioma en que fue publicado-. No obstante, nos ha parecido conveniente incluir aquí la referencia de la publicación, y recomendar su lectura a quien tenga la formación suficiente. Según nos dice el propio autor al final de la introducción de su artículo, “In this paper we show that this concept [-that CO2 accumulates at the bottom of shafts-] is in fact false and may be regarded as an underground legend (…). The aim of this paper is to provide a quantitative assessment and details of gas entrapment processes.”
El segundo artículo trata de un caso particular, pero nos ha parecido que ilustra muy bien cómo eso tan oído de que “el CO2 en las cuevas va siempre al fondo, lo sabe todo el mundo” no es una frase un tanto imprecisa, sino simplemente una falsedad. A continuación incluimos la traducción completa de este segundo artículo.

Traducido por Bruno Martínez Pledel

FUENTES, SUMIDEROS Y VARIABILIDAD ESPACIAL DEL DIOXIDO DE CARBONO EN LAS ZONAS POCO PROFUNDAS Y TEMPLADAS DE LAS CAVIDADES: EL CASO DE LA CUEVA BALLYNAMINTRA, IRLANDA.


James U.L.BALDINI1, james.baldini@ucd.ie; LISA M. BALDINI1, lisabaldini@ucd.ie; FRANK McDERMOTT1, Frank.mcdermott@ucd.ie; NICHOLAS CLIPSON2, nicholas.clipson@ucd.ie
1UCD School of Geological Sciences, University College Dublin, Belfield, D4, IRELAND
2UCD School of Biology and Environment Science, University College Dublin, Belfield, D4, IRELAND


Las concentraciones de dióxido de carbono en la cueva Ballynamintra, sur de Irlanda, generalmente aumentan con la distancia a la entrada,  pero esta tendencia no es lineal ya que los pasos estrechos y cambios de pendiente compartimentan la cueva en zonas con distintas Pco2. En esta cueva, el CO2 procede del suelo y aparece en la cueva por desgasificación del agua de goteo y por infiltración a través de fracturas, para luego ser transportado a través de la cueva por advección. La elevada concentración en grietas del techo, diaclasas, y zonas adyacentes a las paredes sugieren que estas zonas son refugios de CO2 frente a la advección y permiten su acumulación local. Se detectó enriquecimiento de CO2 sobre una acumulación de sedimentos lo que sugiere una oxidación microbiana de los componentes orgánicos de dichos sedimentos que supone una fuente adicional de CO2 distinta del suelo que hay encima de la cavidad. La advección inducida por las variaciones de presión barométrica en el exterior produjeron ventilación, la cual constituye la principal pérdida de CO2. Los datos presentados aquí ponen de manifiesto la necesidad de disponer de una alta precisión en las medidas para determinar adecuadamente las variaciones en la Pco2,   del aire de la cavidad.


INTRODUCCIÓN


La presión parcial del dióxido de carbono (Pco2) en la zona no saturada tiene importancia como factor determinante dentro de una variedad de procesos que tienen lugar bajo tierra. La disolución del CO2 atmosférico y de la tierra vegetal dentro del agua de filtración forma ácido carbónico (H2CO3) que es el principal agente responsable de la disolución de las calizas en el desarrollo de las cuevas. Por lo general la Pco2 en el suelo suele ser sustancialmente más alta (habitualmente entre 1.000 – 10.000 ppm) que los valores atmosféricos (380 ppm) (Troester y White, 1984; White, 1988) y es el mayor responsable de la total disolución del CO2 en el agua de la zona vadosa. En un sistema cerrado la disolución de las calizas tiene lugar hasta que todo el dióxido de carbono es consumido. Por el contrario, en un sistema abierto que mantiene constante el contacto entre el agua de percolación y el CO2 del suelo, hace aumentar la cantidad total de carbonato disuelto. En realidad, la mayoría de los sistemas son abiertos hasta cierta profundidad, pasada la cual el sistema se aleja del suelo y pasa a convertirse en un sistema cerrado. El sistema geoquímico recupera el equilibrio hasta que el agua alcanza lugares con más baja Pco2 que la Pco2 contenida en el agua, punto en el cual la desgasificación del CO2 origina una precipitación de la calcita. Así la variación de Pco2 a través de la cavidad puede influir en la distribución espacial de la precipitación de calcita. Recientes investigaciones  sugieren que la medida del  crecimiento de las estalagmitas es un indicador de la paleotemperatura. (Genty et al.,2001), vegetación (Baldini et al.,2005) y lluvias (Genty and Quinif, 1996; Railsback et al.,1994). Por ello conocer la distribución del CO2 y su dinámica en las cuevas es importante para los estudios paleoclimáticos que utilizan estalagmitas puesto que su crecimiento depende en parte de la Pco2    en la atmósfera de una cavidad. (Kaufmann, 2003; Kauffmann y Dreybrodt, 2004; Spötl et al., 2005).

Mientras que la desgasificación del CO2 puede causar la precipitación de la calcita, el agua de condensación debida a la alta humedad de la cavidad puede absorber CO2 del aire, produciendo ácido carbónico y consecuentemente disolución de calcita. Este fenómeno es denominado corrosión por condensación y sus valores dependen de la Pco2  en la atmósfera de la cavidad. Estudios previos han demostrado que aunque la corrosión por condensación prevalece más en las cuevas hidrotermales (Bakalowicz et al., 1987; Cigna and Forti, 1986), puede darse en cuevas que no sean hidrotermales (De Freitas y Schmekal, 2003; Dublyanski, 1998; Jameso, 1991; Sarbu and Lascu, 1997; Tarhule-Lips and Ford, 1998). Las opiniones sobre la importancia de la corrosión por condensación en la espeleogénesis varían, pero el riesgo potencial para los espeleotemas y las pinturas rupestres están bien documentados (Carrasco et al., 2002; Pulido-Bosch et al., 1997). La compresión del comportamiento del CO2 en las cuevas es muy importante para la preservación del patrimonio cultural sobre todo por la  gran cantidad de visitas que se realizan en cuevas turísticas y pueden afectar a la alteración de estos valores en las zonas vadosas de las citadas cuevas.


Muchos estudios han tomado datos de  la Pco2  en cavidades, pero en muy pocos se dan datos con una alta precisión espacial de los valores existentes de Pco2. Gelwet and Ek (1983) publicaron una comparativa de la variación espacial de la Pco2 en dos cuevas de Bélgica donde el CO2 de la respiración era absorbido por aparatos de respiración autónoma de carbonato de sodio. Se constató una relación lineal entre la distancia a la entrada de la cueva y la Pco2 del aire. Basándose en la distribución del CO2  de la cavidad,  las zonas de suelo  y el flujo de aire subterráneo de las cavidades fueron considerados como fuentes de CO2. Otro estudio presentaba datos de Bélgica y otros países demostrando que la Pco2  se correlaciona positivamente con la temperatura del suelo en superficie (Ek and Gewelt, 1985) y que las concentraciones de Pco2  suelen ser más altas cerca del techo de las galerías. Un estudio en el Aven d’Orgnac en Francia sugiere que el aire enriquecido con CO2 biogénico se mueve a través de las fisuras de la roca al interior de la cueva (Bouges et al., 2001).

Los datos Pco2     presentados aquí han sido utilizados para desarrollar un estudio de la concentración de CO2 con alta resolución espacial en la cueva  Ballynamintra, Irlanda. Mientras que estudios previos realizados sobre la variación espacial del CO2 en el aire atmosférico [e.g., (Ek and Gewelt, 1985; Gewelt and Ek, 1983)] fueron realizados usando detectores con bombas químicas que eran relativamente imprecisos y engorrosos, la presente investigación fue realizada usando detectores de CO2  por infrarrojos aumentando de una forma importante la precisión y disminuyendo el tiempo necesario para las mediciones. Por ello la cavidad al completo fue investigada con una resolución espacial mayor de un punto cada 5 metros en, tanto en horizontal como verticalmente. Esta alta resolución también facilitó el desarrollo de un modelo de circulación del aire para identificar las fuentes y sumideros. Que sepamos, este es la primera investigación de Pco2  en la cual se han usado parejas de detectores de CO2  de alta precisión junto con aparatos autónomos de respiración para minimizar los efectos de la respiración del operador.

DESCRIPCIÓN DEL LUGAR

La cueva  Ballynamintra se localiza aproximadamente a 11 km al noroeste de Dungarvan, Condado de Waterford, Irlanda y se desarrolla en estratos de caliza del carbonífero inferior (Mississipiense) (Fig.1). Es una cueva muy pequeña con una longitud de galerías de 95 m y una profundidad de -14 metros (Ryder, 1989), pero está dividida por rampas y gateras en tres secciones diferentes. La gran entrada (~ 3 m de diámetro) deja paso al primer sector, un antiguo tubo freático fósil de aproximadamente 3 m de diámetro que tiene también una entrada estrecha en su final debido a un colapso del techo. Un paso estrecho excavado da acceso a través de un descenso de 3 m al sector  principal, el cual está formado por una gran sala de 12 m de largo, 3 m de alto y 3 m de ancho. Esta sala (6 m de larga, 2 m de ancha y 4 m de alta) continua hacia el sur hasta una gran acumulación de tierra vegetal. Un paso vertical (llamado “el agujero”) en la base de los sedimentos deja paso a través de un paso estrecho al punto más bajo de la cavidad, el cual termina en un sumidero. Esta es la única área de la cueva que no ha sido incluida en la investigación del CO2  ya que la extremada estrechez de estas galerías impide el paso de los operadores con los aparatos de respiración. La zona alta de la acumulación de sedimentos se encuentra a unos dos metros por debajo de la superficie y se pueden observar como las raíces de las plantas se extienden desde este punto a través de la cueva. Un paso descendente y muy estrecho (0`25 m de alto y 1 m de ancho) da paso al tercer sector de la cavidad, una sala con formaciones de 10 m de largo, por 3 m de ancho y 2 m de alto y aproximadamente a la misma cota que la sala principal.
La cueva se desarrolla en el lateral de un escarpe de un bosque de robles y hayas con bastante maleza; los pastos rodean el escarpe en todas las direcciones. La suelo está muy desarrollada con diferentes horizontes tipo O y A. La zona epikárstica se alcanza inmediatamente en los primeros 50 centímetros, pero su profundidad varía según las diferentes ubicaciones dentro del escarpe.
La temperatura media en la superficie en el aeropuerto de Cork Airport (50 km al suroeste) es 10´1º C y la media anual de lluvias es de 1.191`7 mm.



Figura 1. Mapa y localización de la cueva Ballynamintra, condado de Waterford, Irlanda. Los círculos concéntricos indican los puntos de toma de datos nocturnos. Adaptado del estudio original de L. Blanks, J. Dowds y P. Ryder (Ryder, 1989).

METODOLOGÍA

Las temperaturas y concentraciones de CO2 fueron determinadas usando un medidor tipo Vaisala GM70 CO2  el cual calcula la Pco2  por la absorción del infrarrojo de las moléculas del CO2. La precisión en las medidas de Pco2  son del orden de ±30 ppm (2σ) y la precisión en las medidas de temperatura es de ±0`02 ºC (2σ). Todos los datos de Pco2  se presentan en ppm (volumen) y fueron corregidos para la presión barométrica. Las medidas de esta investigación fueron realizadas el 9 de septiembre de 2005.



Figura 2. Tabla de datos de Pco2  y temperaturas obtenidas después de usar los aparatos de respiración autónomos. La línea continua representa la temperatura y la línea de sombras representa las medidas de Pco2.

El error debido a la contribución del CO2 de la respiración fue minimizado con el uso de aparatos de respiración autónomo que permiten una respiración normal pero expelen el aire respirado a través de un tubo flexible y dentro de zonas previamente estudiadas de la cueva. Debido a la rapidez de las mediciones (menos de 2 minutos en la mayoría de los casos) el aire respirado no tiene suficiente tiempo para difundirse en los diferentes sectores de la cueva donde las medidas se estaban tomando activamente. Solamente se empleó iluminación eléctrica.

Las medidas de las Pco2  y temperaturas (n = 137) fueron tomadas a lo largo de cortas secciones de la cavidad y la ubicación de cada punto de medida se realizó con brújula, clinómetro y cinta métrica calibradas. A menudo se realizaron medidas de Pco2  en perfiles verticales; la medida de los valores fue usada para definir un único valor en una malla x-y. Estos valores fueron usados para crear unos mapas bidimensionales horizontales de isovalores. Todos los mapas de curvas de isovalores fueron creados usando Surffer 8. Los datos también fueron tomados durante la noche y a intervalos de 15 minutos desde el tubo de sección freática cercano a la entrada hacia la zona con ventilación más pobre de la cueva (ver fig. 1 para su localización) para observar si se daba algún cambio de dirección asociado a las bajas temperaturas que tienen lugar durante la noche.


RESULTADOS Y DISCUSIÓN


IMPACTO DE LA RESPIRACIÓN

La retirada de los aparatos de respiración cerca del punto más lejano de la entrada de la cueva después de completar la investigación (en un pequeño túnel de 2 m de alto por dos metros de ancho) demostró que la respiración causó inmediatamente una subida de los niveles de CO2  de 1.700 ppm a 1.980 ppm, un incremento del 16% en sólo 2 minutos (Fig.2). Esto está ampliamente en consonancia con los estudios previos en los cuales se indica un incremento del 32% después de 5 minutos de respiración desde 3.800 ppm a 5.000 ppm (Ek and Gewelt, 1985; Gewelt and Ek, 1983). El incremento fue anotado con mínimas y máximas y sugiere que la respiración directa, alta en Pco2, alcanza ocasionalmente al medidor de CO2 , dependiendo de la dirección de respiración del operador. La respiración humana contiene aproximadamente 40.000 ppm de CO2  (Miotke, 1984), considerablemente más alto que los valores atmosféricos (380 ppm) y que los valores en cuevas (la media en los valores de Ballynamintra son de 1.050 ppm), por lo tanto se puede alterar significativamente la concentración en el  aire de la cueva. Cuando son necesarios largos tiempos de medida, como con los medidores de CO2  que dependen de detectores de bomba química se introducen errores significativos. Los estudios en los que no se usen técnicas para paliar los efectos de la respiración obtendrán altos valores de Pco2   erróneos.



Figura 3. Mapa de curvas de nivel de las concentraciones de CO2 em la cueva Ballynamintra. Los intervalos entre curvas es de 50 ppm. Los puntos usados para construir el mapa se muestran con círculos negros.


Las medidas de temperatura tomadas simultáneamente a las de Pco2    sugieren que la presencia de dos personas en una pequeña sala sube la temperatura al menos 0’3ºC en dos minutos, pero debido a que el operador se encontraba en la sala antes de empezar la medición, el efecto producido excede esta estimación. Debido a este potencial error, las medidas de temperatura no son lo suficientemente precisas para crear un mapa de detalle con las temperaturas; sin embargo, la tendencia general de la temperatura es evidente y serán discutidas a continuación.


DISTRIBUCIÓN DEL CO2 EN EL AIRE DE LA CAVIDAD

La ventilación causada por la existencia de una gran entrada y otra pequeña en el techo techo da como resultado una Pco2 más baja en el tubo de sección freática de la entrada que en otras secciones (Fig. 3). Los valores de la Pco2  alcanzan un máximo local (550 ppm) justamente al lado de la estrecha e inclinada gatera que deja paso al sector principal, el más profunda de la cavidad. Una columna de aire rico en CO2 penetra desde esta estrechez en el sector del tubo freático, donde la advección parece evitar una acumulación hasta valores más elevados de Pco2 , Los valores se incrementan de forma paulatina desde la galería de entrada formada por el tubo freático con una buena ventilación hacia el segundo sector de la cavidad, alcanzando localmente picos de concentraciones de 1.450 ppm antes de decrecer gradualmente a valores de 1.250 ppm hacia la estrecha gatera conocida como “el agujero” que da acceso el sumidero. Los valores obtenidos en esta gatera vertical son los más bajos de toda la cavidad (1.230 ppm) con la excepción del tubo de sección freática cercano a la entrada. Las presiones parciales de dióxido de carbono se vuelven a incrementar según el techo de la cavidad se acerca a la superficie, alcanzando eventualmente  los valores más altos de toda la cavidad (1.720 ppm). Las galerías en este punto se desarrollan sobre una acumulación de sedimentos y las raíces que crecen en las fisuras indican la proximidad del suelo. Esto fue confirmado por las mediciones de la altitud por GPS tomadas en el exterior que indicaban que este sector se encuentra a dos metros bajo la superficie. Los valores de la Pco2 descienden gradualmente a través de las gateras que dan acceso al tercer sector de la cueva (fig. 3). Los valores de esta sala aislada son aproximadamente de 1.500 ppm y no varían de forma considerable, sugiriendo que la única y pequeña entrada a esta sala evita el intercambio de aire.




Figura 4. Concentraciones de CO2  frente a  la distancia a la entrada a la cueva de Ballynamintra. Los triángulos no rellenos representan el juego de datos obtenidos en los puntos más bajos de la cueva  que no fueron incluidos en la investigación mostrada en la figura 3. Las regresiónes lineales  presentan los datos del presente estudio y los de un  estudio previo (Ek and Gewelt, 1.985) en la cueva de Ste.-Anne cave, Bélgica. La pendiente para la recta de regresión que describe los datos obtenidos en el actual estudio (m = 34’29) es más alta que la del otro estudio anterior (m = 5’3) debido a que los pequeños pasos y estrecheces que se presentan en la cueva  Ballynamintra inhiben la circulación efectiva de aire mucho más que en las grandes galerías de la cueva de St-Anne Cave.



CONTROLES SOBRE LA Pco2  DEL AIRE DE LA CAVIDAD

La tendencia en la Pco2 a aumentar con la distancia a la entrada de la cueva (Fig. 4) sugiere que la circulación de aire es el factor más importante de control de la distribución del CO2  y que las gateras de la cueva impiden el movimiento del mismo. La difusión del CO2  fuera de las zonas de más alta Pco2  fue calculado usando la ecuación de la primera ley de Fick:
J = - D *(dC / dx)
Donde:
J = flujo [(kg m-2 s-1)]
D = coeficiente de difusión del CO2  en el aire (m2 s-1)
dC = Variación de concentración (g m-3 )
dx = distancia (m)
Empleando valores de D = 3’0 x 10-6 (m2 s-1), ΔC = 1.500 (g m-3 ) (cambio de  concentración  entre las zonas de alta concentración y el área del tubo freático), y Δx = 50 m (la distancia aproximada desde el tubo freático hacia las zona de alta concentración), el flujo (J) fuera de las zonas de altas Pco2 se calculó como –1’989 x 10-10  (kg m-2 s-1). La cantidad de CO2  dentro de las regiones con altas Pco2  de la cueva en la zona posterior de la sala principal es de 0’11 kg, asumiendo que el volumen de las zonas con altas Pco2  es de 33’3 m3 y la Pco2  es de 2.000 ppm. Usando un valor de 6 m2 para el área de una sección transversal de las galerías, la difusión homogeneizará las concentraciones de CO2 en toda la cavidad en aproximadamente 3 años. Este periodo de tiempo es largo comparado con el tiempo requerido para ventilar la cueva por causa de las diferencias de presiones debido a los cambios en la presión barométrica de la atmosfera en el exterior, y de este modo probablemente no sea un mecanismo importante de transporte del CO2  en la cueva de Ballynamintra.
El aumento de gradiente en la Pco2 tiene lugar inmediatamente después de los pasos estrechos que separan diferentes sectores de Ballynamintra (Fig.4). La recta de regresión entre las Pco2  y la distancia a la entrada de la cueva tiene una pendiente más suave (m = 34’29) que la recta de regresión calculada por Ek y Gewelt (1.985) en la cueva Ste-Anne , Bélgica, (m= 5’3) y probablemente sea debido a las diferentes morfologías de la ambas cavidades. La cueva  Ballynamintra tiene diversos pasos estrechos mientras que la cueva Ste-Anne  es amplia y con grandes galerías,  permitiendo una importante ventilación y un gran intercambio de aire. Aunque el máximo en la Pco2  alcanzado en la galería principal es mucho más grande en la cueva Ste-Anne Cave que el alcanzado en Ballynamintra (3.200 ppm frente a 1.720 ppm), el valor alcanzado tras 50 m de recorrido (la máxima distancia desde la entrada en Ballynamintra) es mucho más bajo (800 ppm frente a 1.720 ppm), la cual corrobora la hipótesis de que las diferencias en las pendientes de la rectas de regresión se deben a una mayor circulación de aire en la cueva Ste-Anne. Esta interpretación está también corroborada por la evidencia en otras cuevas de grandes dimensiones y que tienen muy  bajos valores de Pco2  (Ek et al., 1.989).





Figura 5. Mapas de curvas de isovalores de las Pco2  (ppm) para varias secciones de galerías de la cueva  Ballynamintra. Todos los valores usan el mismo intervalo (10 ppm). Las flechas indican el flujo de CO2  inferido, desde las altas Pco2  a las bajas Pco2 . La fuerza del gradiente es reflejado por el tamaño de las flechas; flechas grandes indican un gradiente en la Pco2  fuerte. El Color gris indica roca.


La idea errónea y muy extendida de que debido a que el CO2  es aproximadamente 1’5 veces más pesado que el aire, se hunde hacia las zonas más profundas de la cueva. Este mecanismo solamente afectará a las cuevas con temperaturas cerca del cero absoluto,  cuando las moléculas de gas han perdido toda su energía vibratoria, por lo que no es un factor muy importante (Smith, 1999). Sin embargo, otros mecanismos pueden incrementar las Pco2  de la atmosfera de la cavidad (James, 1977): 1) desgasificación del CO2 disuelto procedente del agua de la cavidad que por lo general contiene elevadas cantidades de CO2  procedente del suelo. 2) producción de CO2 procedente de la respiración de microorganismos de la cueva, normalmente asociados con la acumulación de materia orgánica, 3)  flujo de CO2  a través de las fracturas que conectan con el suelo, y 4) filtración desde almacenamientos profundos de CO2  en medios porosos, normalmente asociados a un origen ígneo. Solamente los primeros tres mecanismos son relevantes en la cueva  Ballynamintra.

El primer mecanismo (desgasificación), es identificable por el gradiente vertical de las concentraciones de Pco2  en galerías sin acumulación de materia orgánica. Las altas concentraciones de Pco2  dependen del goteo medio en la desgasificación del agua. Si el goteo es muy rápido el agua no tiene tiempo para la desgasificación en el techo de la cueva pero si tiene tiempo para desgasificar cerca del suelo creando zonas locales de altas concentraciones cerca de la base de las galerías. Por el contrario, goteos lentos desgasificarán en el techo y darán como resultado altas concentraciones en las zonas altas de las galerías. En ambos casos, la media de desgasificación puede exceder la media de difusión del gas por convección; en caso contrario el CO2  se extenderá uniformemente por toda la sala. El segundo mecanismo (flujo de CO2  desde las fisuras) también dará como resultado elevadas valores de Pco2  cerca del techo, pero hay que distinguir entre el mecanismo de desgasificación por la carencia de goteos activos y la presencia fisuras o grietas verticales. El tercer mecanismo (CO2 producido por actividad microbiana) está generalmente asociado con la presencia de materia orgánica.

En la cueva  Ballynamintra la mayor parte de las secciones transversales demuestran que las altas concentraciones de CO2 están cerca de las fracturas del techo (Fig. 5), sugiriendo que el mecanismo dominante que implica la desgasificación del CO2 procedente de los goteos de agua o flujos de CO2 de las fisuras. La gran excepción tiene lugar en las secciones transversales en la zona alta de acumulación de sedimentos (Fig.5f). Las concentraciones de dióxido de carbono son más altas cerca de la base de este paso, lo que indica que este máximo localizado de CO2 refleja una actividad microbiana inducida por la putrefacción de sedimentos con materia orgánica. Las zonas más resguardadas tienen elevadas concentraciones de Pco2  (Fig. 5), lo que sugiere la reducción de la dispersión por convección del CO2. Todo esto hace pensar que el movimiento del aire en una cueva es análogo al movimiento del agua en una corriente con una zona central de gran flujo (thalweg en las corrientes de superficie) y las zonas laterales de reducida velocidad debido a la fricción u obstáculos físicos.

La distribución de CO2 en la cueva  Ballynamintra y la asociación de elevadas concentraciones en el techo de la cavidad sugieren la posibilidad que el origen del gas sea predominantemente del suelo. Un detector de Pco2  para suelos instalado permanente y directamente encima de la cueva indica que los valores de Pco2  mayores de 5.000 ppm  son típicos durante el verano. Este gas del suelo es disuelto en el agua de percolación, transportado hacia el subsuelo y desgasificado en la cueva. Además, el gas del suelo puede también difundirse hacia abajo a través de las fisuras hacia el interior de la cavidad. El descenso del gas desde el  suelo es con toda probabilidad el origen dominante del CO2   en la cueva  Ballynamintra por la proximidad del suelo y la carencia de grandes descargas por goteo. Los cálculos basados en las Pco2  del agua de la cueva y en la estimación del número de goteos sugieren que si los goteos fuesen el único origen del CO2 dentro de la cueva, se tardaría al menos 50 años en producir la acumulación de CO2  observada en las secciones con altas Pco2 asumiendo la completa ausencia de cualquier sumidero de CO2. Estos cálculos y la asociación de altas Pco2  en áreas con fisuras sugieren que el descenso de gas por difusión, más que la desgasificación por goteo y es la principal fuente de CO2  en Ballynamintra. Sin embargo, debido a que la densidad de fracturación y la apertura en las zonas kársticas desciende con la profundidad (Baker et al., 1.997), el descenso por difusión del CO2  gaseoso es probablemente una fuente más importante en la cueva  Ballynamintra que en cuevas más profundas.

Se deduce la existencia de un sumidero de CO2 en la zona denominada “el agujero” debido a las bajas concentraciones presentes en él así como alrededor del citado paso vertical. La presencia de agua en la base del paso sugiere que la Pco2 en el agua es más baja que la Pco2  de la atmósfera de la cavidad y está absorbiendo activamente CO2 de la atmosfera. Desafortunadamente los pasos tan estrechos impidió a los investigadores alcanzar el agua y obtener alguna medida.



DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURAS


La temperatura en el exterior durante el día de la investigación fue de de 17ºC y solamente hubo un ligero descenso en el tubo de sección freática con una media de 15’5ºC. Una vez pasada la gatera y entrando en la sala principal la temperatura detectada bajó a aproximadamente 12’5ºC y permanece estable hasta “el agujero” donde la temperatura desciendió notablemente hasta los 11’5ºC. Este es el sector más profunda de la cavidad y probablemente tenga el menor intercambio de aire con la atmósfera del exterior. La presencia de agua puede haber contribuido también  a la bajada de temperatura. Las temperaturas aumentaron considerablemente en la zona alta de la acumulación de sedimentos hasta casi 14ºC, pero esto puede ser debido en parte a la presencia de dos espeleólogos en un pequeño espacio durante un largo período de tiempo (como mencionó más arriba). Sin embargo, esto también puede reflejar el aire templado a 17ºC de la superficie a dos metros por encima a través de la tierra vegetal. La temperatura en la sala más profunda fue de aproximadamente 12’5ºC y estable (dentro de ella).


VARIACIÓN TEMPORAL DE CO2

Se realizaron medidas de dióxido de carbono y temperatura cada 15 minutos entre las 8:39 p.m. y las 11:39 a.m. de los día 8 y 9 de septiembre en la parte alta de la rampa que conecta el tubo freático con la sala principal (Fig. 6). Las mediciones varían desde las muy bajas (200 ppm, valor más bajo que el atmosférico posiblemente debido a los efectos de la fotosíntesis del bosque) en el intervalo de muestreo hasta  un máximo de 1.339 ppm a las 1:39 a.m; lo cual sugiere que el aire enriquecido por CO2  fue expulsado desde la cavidad durante la noche. La máxima concentración grabada es comparable a las concentraciones características del resto de la cavidad, aunque una reducción de la presión barométrica ocurrida durante la noche puede haber causado que la cueva exhale dando como resultado un alto pico en las Pco2  (Fig.3).



Figura 6. La temperatura (línea continua) y las variaciones de Pco2  (puntos rellenos) medidos cada 15 minutos entre las 8:39 p.m. y las 11:39 a.m. los días 8-9 de septiembre  en la parte alta del paso estrecho que conecta el tubo de sección freática con la sala principal. Los valores máximos de Pco2  fueron grabados a las 1.39 a.m. (1.390 ppm). El gráfico superior representa la presión barométrica cada hora en el aeropuerto de Cork (estación meteorológica más cercana a la cueva a 40 km al oeste) durante el período de medidas.



La interpretación está respaldada por los datos de temperatura, los cuales alcanzan sus valores más bajos (12’8ºC) coincidiendo con los valores más altos de las Pco2. La similitud entre este valor de temperatura y la temperatura típica en la cueva (12’5ºC) sugiere que tanto  la alta presión Pco2  como las bajas temperaturas reflejan la advección del aire desde la zona más profunda de la cueva. El periodo más largo de registro de las concentraciones de CO2  en la sala principal de Ballynamintra demuestra la presencia de cuasi-periódicas puntas en las Pco2  alcanzando valores máximos de unos 3.000 ppm. Estos puede corresponder a periodos de decrecimiento de la presión barométrica en la superficie, lo que provoca la extracción del aire rico en CO2  de las fisuras (Baldini et al., in prep). Por el contrario, una alta presión barométrica externa empuja el aire reduciendo la Pco2 de la cueva.

CONSECUENCIAS

La distribución del CO2  en la cueva  Ballynamintra implica que las elevados valores de la Pco2  encontrados en la profundidad de las cuevas  será por  resultado de una reducción de la desgasificación del agua de goteo y por consiguiente una reducción de los valores medios en la precipitación de calcita. Por lo tanto este estudio sugiere que la proporción en la precipitación de calcita debe variar espacialmente a través de la cavidad, incluso si otros parámetros que afectan a la precipitación de calcita permanecen inalterados. Además un gran cambio nocturno de la Pco2   sugiere que la precipitación de calcita puede variar temporalmente al igual que espacialmente en respuesta a las variaciones en la Pco2  inducidas por cambios barométricos. La hipotética creación de una entrada (natural, por erosión o artificialmente) en una cueva que previamente no existe ventilará la cavidad y producirá un rápido flujo de Pco2. Este fenómeno podría dar como resultado un rápido crecimiento de las estalagmitas que puede parecerse a los efectos de una mejora climática (Baldini et al., 2002; Genty et al ., 2003). Los estudios paleoclimáticos que utilizan los promedios de crecimiento de estalagmitas o poderes isotópicos deben considerar la posibilidad de una rápida ventilación en determinadas circunstancias. Una comparativa entre el δ13C y el promedio de crecimiento podría distinguir entre los dos efectos (ventilación y mejora climática). Ambos efectos darían como resultado un incremento en los promedios de la deposición de calcita, pero la ventilación aumentaría los valores de δ13C mientras que una mejora climática reduciría el δ13C de la estalagmita (debido a un incremento de la superficie de bioproductividad).


Dado que la investigación presentada aquí indica que las concentraciones de CO2  no son homogéneas a través de las cuevas, también pueden existir heterogeneidades en los promedios de los procesos espeleogenéticos que son afectados por la Pco2  La corrosión por condensación afectará preferentemente a las zonas de elevada Pco2 sobre otras zonas de más baja Pco2, particularmente las asociadas con alta humedad (Dublyanski and Dublyanski, 1998). La heterogenea distribución espacial y temporal de las concentraciones de CO2  también afecta a la deposición de yeso en cavidades según el modelo de Palmer donde goteos de agua con baja Pco2 conteniendo iones sulfato absorben CO2  del aire de la cueva, disuelve la caliza de alrededor y recristaliza yeso (Palmer, 1986). Ya que el yeso tiene un volumen molar mayor que la calcita, esta sustitución puede crear la formación de grietas y ensanchamiento de cavernas (White and White, 2003). Este modelo químico es altamente sensible a la Pco2  del aire de la cavidad y pequeñas variaciones pueden tanto inhibir como iniciar la deposición de yeso.

CONCLUSIONES


La distribución de CO2  en la cueva  Ballynamintra demuestra un aumento general de las concentraciones de CO2  con la distancia a la entrada de la cueva, pero las surgencias y sumideros van al contrario de esta tendencia. Las estrecheces de la cueva compartimentan zonas con distintas Pco2  .En esta cavidad la mayor del CO2  aparentemente entra en la cueva a través del techo; bien disuelto en los goteos de agua bien por filtración en la fase gaseosa desde el suelo vegetal a través de las fracturas, siendo notable una combinación de ambas mecanismos. El transporte a través de la cueva tiene lugar por advección inducida por las diferencias de presiones barométricas entre exterior y cueva. Las concentraciones en diaclasas, fracturas y junto a las paredes son más elevadas que las del centro de las galerías, lo que sugiere que estas ubicaciones son un refugio de CO2  frente a la advección. La Pco2  del aire de la cavidad puede también incrementarse localmente debido a la actividad microbiana produciendo CO2  originado en la acumulación de suelo cerca del final de la cavidad. Un sumidero localizado en el punto más bajo de la cueva puede actuar como un sumidero de CO2  
Estos datos indican que una medida de Pco2  no caracterizará la Pco2  de la cueva. Debido de la importancia del CO2  en la deposición de calcita, corrosión por condensación, procesos espeleogenéticos y la preservación de los dibujos de las cavernas, la distribución de CO2  en las cuevas debe ser más investigado. La simple y eficiente tecnología involucrada permite la realización de estudios de alta resolución de cuevas mayores, verificando si las relaciones observada en Ballynamintra son extrapolables a escalas mayores. Futuro estudios en cuevas más profundas, cavidades que contengan grandes ríos, y cuevas turísticas complementarán de forma interesante los resultados publicados aquí. Adicionalmente, futuras investigaciones deberían utilizar trazadores naturales o artificiales para una mejor identificación de las fuentes y sumideros de CO2. Los estudios isotópicos ayudarán a identificar potenciales fuentes de CO2  y podrán también valorar la respuesta de los ratios de los isótopos de carbonato cálcico de las estalagmitas frente a las variaciones de la Pco2  



ACKNOWLEDGMENTS

We thank Dr. David Drew and Professor Christoph Spötlfor helpful reviews that improved the manuscript. ProfessorCamille Ek is thanked for providing relevant reprints. We alsothank the landowners for permitting access to the site. Thisresearch was supported byEnterprise Ireland Basic ResearchGrant 3750/92201/R8965.

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 Traducido por Alfonso Gutiérrez Gómez y Bruno Martínez Pledel.