Cuando se estudian las aguas subterráneas en zonas urbanas deben tenerse en cuenta una serie de cuestiones específicas. La urbanización del territorio afecta significativamente al ciclo del agua tanto en cantidad como en calidad, en particular a la parte relacionada con la recarga y descarga de los acuíferos. Además las aguas pueden afectar a las infraestructuras urbanas subterráneas como sótanos, parkings, túneles de Metro o ferrocarril, conducciones, etc. Por estos motivos el estudio de las aguas subterráneas en zonas urbanas emerge con fuerza dentro de la hidrogeología. Algunos de los temas específicos para su estudio son: 1) Variaciones del nivel freático causadas por cambios en los usos del suelo y del agua; 2) Contaminación de las aguas subterráneas por la presencia de focos contaminantes tanto puntuales como difusos; 3) Caracterización y cuantificación de los componentes del balance hidrogeológico; 4) especificidades en la modelación del flujo subterráneo y el transporte de contaminantes; y 5) Integración de los datos hidrogeológicos para su gestión. Algunos de estos temas se ilustran aquí sobre el ejemplo de la ciudad de Barcelona. En los últimos años, tanto desde el ámbito público como privado, se ha llevado a cabo un amplio estudio hidrogeológico de la ciudad. El ascenso del nivel freático se ha convertido en un serio problema para muchas estructuras subterráneas, principalmente parkings y la red del Metro. Este ascenso se ha debido básicamente a la disminución en la explotación de las aguas subterráneas por una reducción significativa del consumo de agua para usos industriales. Aquí se presenta una evaluación de los principales términos que afectan a la recarga cuyo resultado es la cuantificación del balance hidrogeológico en el periodo comprendido entre 1965 a 1995. Se ha cuantificado en unos 40 hm3/a la cantidad total de agua que debe bombearse de los acuíferos para mantener los niveles freáticos a las cotas actuales. Si se bombean cantidades menores los niveles freáticos seguirán ascendiendo y continuaran los problemas. Se han sugerido algunos usos alternativos para estas aguas.Este caso puede considerarse un buen ejemplo de como la evolución de la urbanización en cualquier ciudad genera una serie de problemas respecto la disponibilidad y calidad de las aguas subterráneas con las implicaciones tanto sociales como económicas que esto comporta. Para un buen conocimiento de la hidrogeología urbana es preciso un análisis cuantitativo del flujo de agua y de su calidad, para ello es preciso 1) identificar los procesos hidrogeológicos; 2) caracterización de acuíferos y modelación y 3) gestión de los recursos hídricos. Al aplicar esta metodología a Barcelona se ha obtenido, entre otras cosas, un modelo capaz de ser utilizado como herramienta de gestión. Estos modelos se podrán aplicar si las aguas subterráneas quedan contempladas como un elemento más a tener en cuenta por los gestores locales. Un tema clave para el estudio de la hidrogeología urbana es la evaluación de los diversos términos que componen la recarga (agua de la red de abastecimiento, del alcantarillado, agua de escorrentía urbana, infiltración directa, etc.) Discriminar todos estos términos es importante para evaluar el balance, para conocer el riesgo de contaminación de los acuíferos y para plantear una correcta gestión. Es necesario conocer cuales son los diversos compuestos hidroquímicos e isotópicos presentes en las aguas de recarga. El objetivo es identificar, y si es posible cuantificar, las diversas fuentes de recarga y sus proporciones. Se ha revisado un buen número de experiencias y casos internacionales que listan en el uso de diversos tipos de trazadores aplicados a los estudios de aguas subterráneas.La cuantificación de las diversas fuentes de recarga se puede establecer a partir de balances de solutos. El puntos críticos son: 1) la gran cantidad de fuentes de recarga existentes que implican tener que usar un gran número de especies conservativas; 2) la incertidumbre en las concentraciones de estas fuentes y 3) los errores de medida.Teniendo en cuenta estas limitaciones se presenta un método basado en el análisis estadístico multivariado para el cálculo de las proporciones de mezcla de las fuentes de recarga en un gran número de puntos de mezcla. Este método está basado en la presunción que las medidas de las concentraciones contienen errores. Minimizando la función de verosimilitud respecto a las concentraciones de las fuentes y de las mezclas se llega a un problema de optimización. Para resolver este problema se presenta un algoritmo de aplicado a dos ejemplos sintéticos. Los resultados confirman la conjeturas de partida, es decir, las concentraciones de las mezclas contienen información sobre las concentraciones de las fuentes. Así pues, al haber consistencia entre ambos implica que una mejora en los cálculos de las mezclas y también en el conocimiento más preciso de las fuentes. Esta metodología se ha aplicado a los acuíferos de Barcelona. El primer paso ha sido la identificación de las fuentes de recarga potenciales: agua de abastecimiento, con dos tipologías diferentes, aguas residuales y de escorrentía urbana, aguas de infiltración directa ,aguas de infiltración del río Besós y aguas de intrusión marina. Después de su estudio hidroquímico e isotópico se han determinado ocho especies químicas más o menos conservativas para identificar las posibles fuentes de recarga. La aplicación de este método estadístico ha permitido calcular las proporciones de mezcla de las diversas fuentes de recarga en las diversas zonas de los acuíferos de la ciudad. / A number of specific issues must be considered when dealing with groundwater in urban areas. Urbanization significantly affects the natural water cycle, both in terms of quantity and quality. In particular, the main contributors to recharge and discharge clearly differ from those in natural systems. Moreover, water can affect underground city infrastructures, such as basements, public transport services (trains, subway, .), and conductions. As a result, urban groundwater is emerging as a distinct branch of hydrogeology. Topics that are specific to urban groundwater include: 1) Fluctuations in groundwater levels caused by changes in land and water uses; 2) Pollution problems caused by point or non-point sources in urban areas; 3) Characterization and quantification of the components contributing to groundwater balance; 4) Specific characteristics of groundwater flow and solute transport models in urban areas; and 5) Integration of data for sustainable urban water management. Some of these issues are illustrated here for the case of Barcelona, where both the public and the private sectors have carried out a comprehensive hydrogeological study during the last years. Rising of groundwater levels beneath the city of Barcelona has become a serious problem to urban structures, such as the subway and underground parking areas. This rise is mainly due to a decline in groundwater exploitation, following a reduction in high water-consuming industrial activity in the city. We present an evaluation of the main terms affecting recharge in the city. The outcome is a global groundwater balance for the period 1965-1995. It has been quantified that a total rate of 40 million m3 per year should be pumped from the aquifers underneath the city in order to keep to the present groundwater levels. A lesser amount would lead to a rise in levels, and to continuing problems. Possible uses for this additional water are suggested.This case can be considered an example of how urbanisation poses some threats to both availability and quality of groundwater resources in large cities worldwide, with their corresponding significant social, environmental and economic implications. A good knowledge of urban hydrology requires a detailed quantitative analysis of not only water fluxes, but also their quality. In any real case study one has to face at least three aspects: (1) process identification, (2) aquifer characterisation and modelling, and (3) water resources management. This three-fold methodology has been applied to the city of Barcelona. The outcome is a groundwater model which may, among other things, become a management tool. This is an important step towards considering groundwater as one of the topics to be taken into account in city planning. One of the key issues in urban hydrogeology is the evaluation of the relative contribution of the different sources of recharge (water from mains and sewers, direct infiltration, runoff, etc.). Discriminating among recharge sources is important for the overall recharge evaluation, for assessing groundwater pollution risks and for groundwater management. To do so, it is necessary to know the different hydrochemical compounds and isotopes present in groundwater and recharge water. The objective is to identify, and if possible to quantify, the various recharge water types and their proportion. We have reviewed a large number of cases and international experiences illustrating the use of several tracers in urban groundwater studies. Quantification of the contribution from the different recharge terms can be achieved by means of solute mass balances. The critical points in the process are: (1) the large amount of source terms, which leads to the necessity of a large number of conservative species to be used, (2) the uncertainty in the concentrations of sources, and (3) the measurement errors. A method based on multivariate statistical analysis is presented for estimating the proportions in which a small number of end-member waters are mixed in a large number of samples. The method is based on assuming that errors affect all concentration measurements. Maximizing the likelihood of these with respect to both mixing ratios and end-member concentrations leads to a general constrained optimization problem. An algorithm for solving this problem is presented and applied to two synthetic problems. Results confirm the conjecture that motivates this work. That is, mixtures concentration measurements contain information about end-member concentrations. As a result, ensuring that the latter are consistent with the former leads to a significant improvement of not only end-member estimates, but also mixing ratio estimates.This method has been applied to the city of Barcelona. In this city a number of potential sources were identified. These include: losses from the water supply network (with two different sources of water), losses from sewers, infiltration from the Besòs River, infiltration in unpaved areas, and seawater intrusion. After studying the results from the chemical and isotopical analyses, eight chemical species were found to be conservative and to provide a potential for source discrimination. The application of the statistical analyses allowed us to compute the proportions of each recharge source for a number of different locations in Barcelona.

Este trabajo presenta un marco metodológico para la estimación de la vulnerabilidad costera al impacto de tormentas a dos escalas, regional y local. Se hace una evaluación de la vulnerabilidad costera física mediante la cuantificación de dos componentes: erosión e inundación. Posteriormente, ambos elementos son integrados en un Índice de Vulnerabilidad Costera. La metodología desarrollada cubre los siguientes pasos: (i) clasificación de tormentas, (ii) evaluación de la respuesta inducida en la playa -inundación y erosión- (iii) caracterización de las playas en la zona de estudio (iv) definición del índice de vulnerabilidad costera y (v) evaluación de la vulnerabilidad costera. Estos pasos han sido derivados y aplicados a la costa catalana (Mediterráneo Noroccidental español) y pueden ser adaptados a otras costas. Los resultados obtenidos pueden ser fácilmente utilizados por los gestores costeros para identificar zonas costeras sensibles a una clase de tormenta dada y sus procesos inducidos (inundación, erosión o la combinación de ambos) para decidir donde tomar acciones para mitigar estos impactos. / This work presents a methodological framework for the estimation of coastal vulnerability to storm impacts at two scales, regional and local. It estimates the physical coastal vulnerability through the quantification of two components: erosion and flooding. Afterwards the two elements are integrated into the so called Coastal Vulnerability Index. The methodological process covers the following steps: (i) storm classification, (ii) evaluation of the induced beach response -flood and erosion-, (iii) coastal zone characterization, (iv) definition of a coastal vulnerability index to storms and (v) assessment of the coastal vulnerability. These steps have been derived and applied to the Catalan coast (NW Spanish Mediterranean) and can be adapted to other coasts. The obtained results can be used by coastal managers in an easy manner to identify sensitive coastal stretches for a given storm class and the induced processes (flooding, erosion or combination of both) with the purpose to take actions and mitigate these impacts.

Analysis of the radiation produced by Z-machine nuclear experiments at Sandia National Laboratory and the materials irradiated indicate that the majority of produced radionuclides can easily be detected. One significant exception is volumetric contamination of stainless steel by iron-55. Detecting iron-55 in Z-machine components presents a particular problem due to its low-abundance and the low-energy (5.9 keV) xray it emits. The nuclide is often below the minimum detectable activity (MDA) threshold and resolution criteria of many standard radiation detection devices. Liquid scintillation has proven useful in determining iron-55 presence in loose contamination at concentrations below that of regulatory guidelines, but determination of volumetric iron- 55 contamination remains a significant challenge. Due to this difficulty, an alternate method of detection is needed. The use of radioactive surrogates correlating to iron-55 production is proposed in order to establish an estimate of iron-55 abundance. The primary interaction pathways and interaction probabilities for all likely radionuclide production in the Z-machine were tabulated and radionuclides with production pathways matching those of iron-55 production were noted. For purposes of nuclide identification and adequate detection, abundant gamma emitters with half-lives on the order of days were selected for use as surrogates. Interaction probabilities were compared between that of iron-55 production and a chosen surrogate. Weighting factors were developed to account for the differences in the interaction probabilities over the range of the known energy spectra produced on the device. The selection process resulted in cobalt-55, cobalt-57 and chromium-51 as optimal surrogates for iron-55 detection in both deuterium and non-deuterium loaded interactions. A decay corrected correlation of the surrogates (chromium-51, cobalt-57 and cobalt-55) to iron-55 for deuterium and non-deuterium loaded Z-machine driven reactions was derived. The weighting factors presented here are estimates which are based on rough comparisons of cross-section graphs. Analysis considering factors such as energy spectrum criteria to provide refined weighting factors may be utilized in future work.

Aquesta Tesi Doctoral tracta de l'aplicació de l'assaig de penetració in situ (CPTU) en l'estudi de les propietats geotècniques i sedimentològiques del recobriment sedimentari a quatre ambients sedimentaris de la Conca Mediterrània: la plana deltaica del delta del Llobregat, la plataforma externa i el talús superior del Golf de Lleó i el talús balear del Canal d'Eivissa, a la Conca Mediterrània Occidental, i el ventall submarí del Nil, a la Conca Mediterrània Oriental.Aquest estudi es basa principalment en perfils de CPTU, altres assajos in situ com el piezòmetre i les diagrafies de pous, análisis sedimentològiques de mostres de sediment, anàlisis geotècniques de laboratori i dades geofísiques. La disponibilitat de dades a partir d'aquest ampli ventall de tècniques ha estat possible mercès a la col∙laboració amb la indústria destinada a la caracterització geotècnica dels fons marins. Els perfils de CPTU obtinguts a les seqüències sedimentàries investigades han permès reconèixer el gran potencial que té aquesta tècnica en la identificació del tipus de sediment i les seves propietats geotècniques.Els resultats obtinguts mostren que la resistència normalitzada i la ràtio de fricció proporcionades pels CPTU constitueixen paràmetres molt útils per al reconeixement de tendències granulomètriques. Més precisament, hom ha demostrat que la fricció constitueix un paràmetre molt útil en la detecció de variacions granulomètriques en seqüències formades per materials fins, com les del talús del Golf de Lleó. D'altra banda, els perfils de la seqüència deltaica del delta del Llobregat han mostrat que la resistència no corregida també pot ésser representativa d'alternances de materials fins i grollers.Hom ha estimat l'estat de consolidació pels tres cassos d'estudi del talús continental tot i aplicant la relació empírica basada en la relació entre la ràtio de sobreconsolidació, l'esforç de preconsolidació i l'esforç vertical efectiu. Mercès a aquesta aproximació hem vist que sota el nivell de sobreconsolidació aparent que la majoria de seqüències sedimentàries marines presenten, els sediments que no han estat afectats per processos de desestabilització solen presentar sobrepressió. On hi ha paquets de materials esllavissats, com al ventall submarí del Nil, els perfils de CPTU han permès identificar el grau de sobreconsolidació dels nivells reemmotllats. Aquesta sobrepressió respon a les condicions sedimentàries i estructurals de cada indret.Al Golf de Lleó, la sobrepressió està associada a nivells relativament més grollers i permeables en els que hom hi ha detectat la presència de gas. Es tracta de nivells condensats dipositats en períodes d'alt nivell eustàtic. Hom atribueix l'acumulació de gas en aquests nivells a la degradació de la matèria orgànica i/o a la migració ascendente de gas, com suggereix la presència d'un cràter d'escapament (pockmark) de grans dimensions a tocar del punt d'assaig. Hom associa la sobrepressió a episodis de disminució de la pressió hidrostàtica que causaren l'exsolució del gas acumulat principalment en aquests nivells condensats; exsolució que es produiria durant les fases de nivell eustàtic baix dels darrers 340 ka. En canvi, al talús balear del Canal d'Eivissa, hom associa la sobrepressió amb la presència de capes carregades de bombolles de gas, possiblement d'origen volcànic o hidrotermal.Aparentment, aquest gas s'acumulà preferentment en un nivell més groller i amb menor resistència a la cisalla (nivell feble o weak layer), tal i com ho indiquen el perfil corresponent i valors de sensitivitat molt elevats. Hom considera que aquests dos factors precondicionants (acumulació de gas i nivell feble) expliquen el desencadenament de l'esllavissament d'Ana, i el fet particular que allà on s'ha trobat erosió no hi ha sobrepressió, la qual cosa indicaria que la sobrepressió es dissipà per l'erosió associada a l'esllavissament. / The present PHD Thesis deals with the application of the in situ cone penetration test (CPTU) in the study of the physical and geotechnical properties of the sediment record at four sedimentary environments of the Mediterranean Basin: the Llobregat delta plain, the outer shelf and the upper slope of the Gulf of Lion in the western basin, and the Nile deep sea fan, in the eastern basin.This study is mainly focused on CPTU profiles, other in situ tests such as the piezometer and well logs, sedimentological analyses, laboratory geotechnical analyses and geophysical data. Data availability from such a wide range of tools is thanks to the collaboration with the industry focused on the seafloor geotechnical characterization. CPTU profiles acquired in the studied sedimentary sequences allowed recognizing the large potential of the CPTU in identifying sediment type and providing its geotechnical properties. Results obtained show that CPTU derived normalised resistance and friction ratio are the most reliable parameters when interpreting grain size trends.Particularly, we demonstrate that friction constitutes a promising parameter when dealing with fine‐grained sedimentary successions, as we found in the upper slope of the Gulf of Lion. Moreover, CPTU profiles in the sedimentary successions of the Llobregat Delta show that CPTU direct resistance measures can be very useful when interpreting heterogeneous sediments, such as coarse levels within fine‐grained sedimentary sequences.We have estimated the consolidation state for the three continental slope study cases by applying the empirical approximation which defined the overconsolidation ratio as the ratio between the preconsolidation pressure and the vertical effective stress. Thanks to this approximation we observe that the below the apparent overconsolidation that characterised marine sedimentary sequences the sediments that remain unaffected by instability processes are usually underconsolidated due to the existence of overpressure. Where slided materials occur, such as those we found in the Nile deep sea fan, CPTU profiles allowed identifying the overconsolidation ratio in the remoulded sediments. Overpressure is related to particular sedimentary and structural conditions of each study case. In the Gulf of Lion, overpressure is related to coarse‐grained levels where we identify gas. Such levels correspond to condensed layers that were deposited under high sea level conditions.We associate the gas accumulation in these levels to the organic degradation and/or an upward gas seepage, as suggested by the existence of a close pockmark. We link the overpressure to hydrostatic pressure diminutions causing gas exsolution during prolonged periods of sea level lowering of the last 340 kyr. In contrast, at the Balearic slope of the Eivissa Channel, we link overpressure to gas charging likely of volcanic or hydrothermal origin. Apparently, the gas was preferentially accumulated in a coarser layer in which the shear strength is lower (weak layer), as suggested by the corresponding profile and high values of sensitivity. We consider both features (gas charging and weak layer) the preconditioning for the Ana slide, as well as the fact that where erosion is found no overpressure is identified, thus suggesting that overpressure was locally dissipated by the slide.

La prospección gravimétrica es una herramienta adecuada para estudios de Evaluación de Riesgo Sísmico, con objeto de determinar la profundidad de un basamento rocoso, especialmente en zonas urbanas. Este trabajo estudia los factores que afectan en este medio a la precisión de toma y procesamiento de los datos gravimétricos, presentando el ejemplo de aplicación en la ciudad de Barcelona.Las correcciones topográficas se han realizado a partir de un MDT a 45 m de intervalo de malla, comparándolo con uno propio de alta resolución, a paso de 10 m. Se ha aplicado una densidad de reducción variable según la litología, a partir de un mapa de síntesis de la geología del área de estudio. Se han caracterizado asimismo los efectos antrópicos producidos por edificios y túneles, permitiendo elegir la posición de la estación con menor corrección.La realización de los mapas de anomalía de Bouguer y residual se ha optimizado mediante geoestadística a partir de la distribución de las estaciones. Tras aplicar restricciones geológicas al cálculo de la anomalía regional, se ha localizado un mínimo gravimétrico de -6 mGal bajo el Llano de Barcelona, relacionado con una cubeta rellena de sedimentos miocénicos y pliocuaternarios.A partir de un modelo de inversión 3D, se han obtenido diversos modelos probables de profundidad del basamento, controlando la altura de los prismas entre iteraciones a partir del criterio de Bott, y ajustando una curva de variación de densidad a partir del sondeo MARTORELL-1. Este procedimiento ha determinado un rango de profundidades entre 421 y 512 m.La interpretación estructural del basamento se ha llevado a cabo mediante la comparación del mapa de isobatas obtenido con un mapa de gradiente horizontal de la anomalía residual, permitiendo localizar un conjunto de fracturas que limitan la cubeta y dividen el sustrato en un conjunto de bloques.

L'objectiu d'aquest treball és l'estudi del metamorfisme hercinià del vessant sud del Massís del Roc de Frausa i de la muntanya del Montroig. Els materials representats estan constituïts per tres conjunts litològics, els metasediments i els gneissos del Massis del Roc de Frausa, els aranitoides intrusius hercinians i els materials ordovicians superiors I silurians de la muntanya del Montroig. Es distingeixen una sèrie de fases de deformació: una fase anterior a la formació de la foliació regional, una fase sincrònica i una sèrie de fases posteriors. Les tres primeres fases deformatives es produeixen en condicions metamòrfiques progrades. No s'han pogut reconèixer estructures de plegament cartogràfiques associades a aquestes fases, només són clarament visibles al microscopi. Les fases tardanes es produeixen en condicions retrògrades i són responsables de la microestructura del massís. Les fases de plegament tardanes afecten els tres tipus de materials representats en el Massís del Roc de Frausa (els gneissos, els metasediments cambro-ordovicians i els granitoides). Se'n distingeixen dues de principals: la primera, de direcció NE - SW, amb plecs vergents al sud i amb un pla axial amb cabussament feble. La segona, de direcció NW - SE presenta plecs vergents al sud i un pla axial molt redreçat. La interferència d'ambdues fases i la intersecció amb la superfície d'erosió dóna lloc a una macroestructura similar a l'observada. Ambdues fases de plegament porten associada una foliació milonitica, la qual afecta els tres conjunts litològics representats. El rnetamorfisme hercinià consta de dos episodis: un episodi regional, associat a les fases principals de la tectònica hercinica i un episodi de contacte associat a la intrusió dels granitoides hercinians. La metamorfisme regional es caracteritza per ser d'alta temperatura i de baixa pressió. El clímax metamòrfic regional se situa a 3.3 kbar de pressió i 660ºC de temperatura. El gradient estimat és de 60ºC/km. Les paragènesis observades pertanyen a la zona de l'andalusita i a la zona de la sil.limanita. Dintre de la zona de la sil.limanita s'observen canvis progressius de les composicions de les fases minerals ferromagnèsiques (biotita i cordierita) amb l'augment del grau metamòrfic. El metamorfisme de contacte presenta unes condicions de pressió i temperatura molt similars a les observades per al metamorfisme regional. Les paragènesis són, per tant, molt similars. Es distingeix una zona de la moscovita, on els punts més allunyats al batòlit i una zona de la cordierita, en contacte amb el granitoid. Localment es poden observar roques en la zona de la sil .limianita. En aquestes roques també s'observa una migració de les composicions dels minerals ferromagnèsics amb l'augment del grau metamòrfic cap a termes més fèrrics. Al nord de la zona estudiada, en contacte amb roquesíignies de composicions dioritico - gabroiques s'observen paragènesis de roques pelitiques amb granat, per a les quals han estat calculades unes temperatures d'equilibri granat – biotita properes als 700ºC. L'existència d'aquestes paragènesis posa en evidència la dificultat de separar el metamorfisme regional del metamorfisme de contacte en aquestes roques. En la muntanya del Montroig els materials ordovicians superiors i silurians presenten un grau metamòrfic molt baix. Se situen en la zona de la moscovita. El grau metamòrfic assolit pel metamorfisme de contacte és me elevat que per al metamorfisme de contacte i se situa en la zona de I 'andalusita – cordierita. La temperatura màxima estimada per aquest sector no ultrapassa els 500 ºC. / The aim of this work is the metamorphose of the Southern part of the Roc de Frausa Masslf and the Muntanya del Montroig. They are formed by three lithological units: metasediments and gneisses of the Cambro-Ordovician, Hercynian intrusive granites and Upper Ordovician and Silurian materials. Polyphasic tectonics and metamorphism took place during the Hercynian orogeny. As a result, a penetrative foliation was developed. This foliation was subsequently folded into a complex antiformal structure (Roc de Frausa dome). Regional metamorphic climax preceded the late folding event, which developed under retrograde conditions. Hylonitic deformation is related to late folds and produced a regressive metamorphic paragenesis both on the metamorphic rocks and the granitoids. Hercynian metamorphosis is formed by two episodes: a regional episode, related to the main phases of Hercynian orogeny and a contact episode, related to the intrusion of the Hercynian granitoids. Regional metamorphism is characterized by high temperature - low pressure gradient (3,1 kbar, 660 ºC). Peak metamorphism is recognized by the static crystallization of sillimanite and cordierite + potassium feldspar. Contact metamorphic parageneses indicate very similar pressure -temperature conditions to those observed for regional metamorphism. In the Muntanya del Montroig regional metamorphism shows low metamorphic grade. Contact metamorphism shows higher grade. Temperatures estimated are about 500ºC.

Esta tesis se basa fundamentalmente en el estudio in situ del polimorfismo de triacilgliceroles (TAGs) mayoritarios de aceites y grasas alimentarios, la determinación del comportamiento de fases de algunas de sus mezclas binarias, y la aplicación del polimorfismo como herramienta para la autentificación de productos alimentarios. Se ha llevado a cabo la caracterización polimórfica de los TAGs POP, OPO, POO, POL, SOO, OOO y OOL, básicamente utilizando una combinación de calorimetría diferencial de barrido y difracción de rayos X con radiación sincrotrón (SAXD y WAXD). Así, se han podido monitorizar los procesos dinámicos de cristalización y las transiciones polimórficas cuando las muestras se sometían a diferentes velocidades de enfriamiento y calentamiento. Los resultados obtenidos son directamente aplicables a procesos de cristalización de aceites y grasas alimentarios, con la finalidad de obtener las propiedades deseadas del producto final, utilizando los tratamientos térmicos más eficientes. Para comprender las interacciones intermoleculares que tienen lugar entre TAGs, se ha determinado los diagramas de fases de las mezclas PPO-OPO, PPO-POO y POO-OPO. Se ha observado un comportamiento eutéctico para el sistema PPO-OPO, mientras que en los sistemas PPO-POO y POO-OPO se formaba un compuesto molecular (co-cristal) metaestable, que tendía a separarse en los componentes de origen. Mediante el uso de difracción de rayos X con micro-haz de radiación sincrotrón, se han analizado las microestructuras heterogenias de mezclas de POP-OPO. El estudio de estos agregados cristalinos esferulíticos es directamente aplicable a procesos de fraccionamiento del aceite de palma. Con la finalidad de comprender muestras grasas más complejas, se ha caracterizado el complejo comportamiento polimórfico de mezclas multi-componente de 3 a 6 TAGs. Para el caso particular del aceite de oliva, el comportamiento polimórfico viene básicamente determinado por los TAGs mayoritarios, mientras que los componentes minoritarios parecen desarrollar un papel menos crucial. Finalmente, se ha aplicado el comportamiento polimórfico como herramienta para la autentificación y detección de fraudes en productos alimentarios. Ha sido posible determinar adiciones fraudulentas de aceite de avellana en aceite de oliva virgen extra en concentraciones inferiores al 5%, y se han podido establecer diferencias muy significativas en grasas de jamones Ibéricos de las categorías cebo y bellota. / Lipids, together with proteins and carbohydrates are major nutrients and also employed as lipophilic materials in food, cosmetic and pharmaceutical industries. Alimentary and industrial fats and oils (such as vegetable oils, margarine, chocolate, and confectionery fats) mainly consist of triacylglycerols (TAGs), whose molecules involve different types of fatty acid moieties. TAGs show a complicated crystallization behavior. The physicochemical properties of a TAG molecule are determined by the nature and compositions of the three fatty acid moieties. These properties must be studied not only in their pure systems but also in mixed systems. In particular, studies on binary mixture systems provide valuable information about molecular interactions among different lipid materials. This PhD thesis is based on the study of the in situ polymorphic characterization of the main TAGs of some vegetable and animal fats and oils, some of their mixtures and the use of the polymorphic behavior of edible fats and oils as a tool to determine their authentication. The polymorphic study of the triacylglycerols POP, OPO, POO, POL, SOO, OOO and OOL was in situ characterized by mainly using differential scanning calorimetry (DSC) and synchrotron radiation X-ray diffraction (SR-XRD) with SAXD and WAXD simultaneous measurement. The combined usage of DSC and SR-XRD or laboratory-scale X-ray diffraction enabled us to monitor the occurrence and transformation behavior at different rates of cooling and heating. The results obtained are closely related to actual crystallization processes of edible fats and oils, in which most functional polymorphic forms can be obtained by applying the most efficient thermal treatments. We also determined the phase behavior of binary mixtures of mixed-acid TAGs containing palmitic and oleic fatty acids (i.e. PPO-OPO, PPO-POO and POO-OPO). PPO-OPO system revealed an eutectic behavior, whereas PPO-POO and POO-OPO were molecular compound-forming. Long incubation periods were needed in order to thermodynamically stabilize the binary mixtures, and the results demonstrated that molecular compounds of PPO-POO and POO-OPO were metastable and tended to separate into the pure TAG components. On the other hand, microstructures of spherulites of POP-OPO binary mixtures were analyzed in neat liquid and solution (n-dodecane) systems by using synchrotron radiation microbeam X-ray diffraction (SR-mu-XRD). Due to a molecular compound formation at the 50:50 concentration ratio, 75POP:25OPO and 25POP:75OPO compositions were characterized to study how the microstructures of spherulites of the TAGs mixtures are determined when the molecular compound crystals and POP or OPO component crystals can be formed competitively. Studies of these heterogeneous microstructures in neat liquid and solution are applicable to palm oil fractionation processes by dry and solvent methods. In an attempt to make an approach to complex natural fatty samples, such as olive oil, the polymorphism of multicomponent mixtures (from 3 to 6 TAG components) was analyzed and discussed. Thus, we observed that the polymorphic behavior of an extra virgin olive oil from the Arbequina olive variety was mainly influenced by its main TAGs, whereas apparently minor components did not develop a crucial role. Furthermore, we also used the polymorphic behavior of natural fat and oils (virgin and extra virgin olive oil, and Iberian ham fat) as a tool to determine authenticity (different ham categories depending on the fattening system used) and detection of adulterations (fraudulent additions of hazelnut oil in olive oil). The combined use of DSC and preliminary chemometric calculations permitted determining fraudulent additions of raw hazelnut oil in an extra virgin olive oil (Arbequina) at concentrations below 5%. On the other hand, highly significant differences were detected in the polymorphic behavior of Iberian ham fat from the bellota and cebo categories.

Tesi realitzada a l'Institut de Ciències de la Terra “Jaume Almera” (ICTJA-CSIC) / This thesis is organized as a compendium of three scientific articles, describing the geological characterization of the Hontomín site for Geological Storage of CO2 by means of 3D seismic data, acquired for this purpose, as well as the available well-log and regional data. The three articles form the core of this thesis and constitute the main scientific effort developed therein. These are: • Alcalde, J., Martí, D., Calahorrano, A., Marzán, I., Ayarza, P., Carbonell, R., Juhlin, C. and Pérez-Estaún, A. 2013a. Active seismic characterization experiments of the Hontomín research facility for geological storage of CO2, Spain. International Journal of Greenhouse Gas Control, 19, 785-795. • Alcalde, J., Martí, D., Juhlin, C., Malehmir, A., Sopher, D., Saura, E., Marzán, I., Ayarza, P., Calahorrano, A., Pérez-Estaún, A., and Carbonell, R. 2013b. 3D Reflection Seismic Imaging of the Hontomín structure in the Basque-Cantabrian Basin (Spain). Solid Earth4, pp. 481-496. • Alcalde, J., Marzán, I., Saura, E., Martí, D., Ayarza, P., Juhlin, C., Pérez-Estaún, A., and Carbonell, R. 2014. 3D geological characterization of the Hontomín CO2 storage site, Spain: multidisciplinary approach from seismics, well-logging and regional data. Tectonophysics (accepted). The thesis begins with an Introduction (Chapter I), in which the motivations and aims of the thesis are presented. These include the problematic derived from anthropogenic emissions of CO2, and present Carbon Capture and Storage technology as an effective method to reach energetic sustainability. This chapter also includes the state-of-the-art seismic reflection method applied to CO2 storage, as well as an outline of the regional and local geology of the study area. The first article (Alcalde et al., 2013a) constitutes Chapter II of the thesis. It presents and describes the active seismic experiments conducted at the Hontomín site for the seismic characterization. The data acquisition is described in detail, with an emphasis on the most relevant factors that affected the quality of the acquired data. These factors include the geomorphological/topographical aspects of the study area, logistical issues during the acquisition. The effects on the seismic records of a near-surface velocity inversion are also discussed. This contribution also shows a preliminary seismic image of the subsurface, which allows outlining the general dome shape of the target structure. The second article (Alcalde et al., 2013b) comprises Chapter III of the thesis. It outlines the processing applied to the seismic data that led to the final migrated seismic image. It includes a detailed discussion about which processes were more effective in enhancing the quality of the obtained image. The image was judged to be suitable for interpretation and constitutes the primary seismic model, to be used as reference baseline during the monitoring stage. Furthermore, the top of the Jurassic dome structure was mapped, allowing us to provide an overall estimation of the size of the target structure, which is a 107 m2 elongated dome with a maximum CO2 storage capacity of 1.2 Gt. The third article (Alcalde et al., 2014), included in Chapter IV of the thesis, focuses on the interpretation of the seismic image and the building of a 3D geological model. The quality of the seismic data required a geologically driven approach to enable interpretation. This approach used a conceptual model as reference, which was inferred in the first place from the correlation of the available well-log data and later improved by the seismic facies analysis and the regional geological data. The conceptual model was used to interpret the seismic data and resulted in a 9-layered 3D geological model and a thorough description of the fault system present in the area. / Esta tesis tiene como objetivo la caracterización geológica 3D de la Planta de Desarrollo Tecnológico para el Almacenamiento Geológico de CO2 de Hontomín (Burgos). Esta caracterización se ha llevado a cabo mediante el procesado y la interpretación de datos de sísmica de reflexión 3D adquiridos para ese propósito en verano de 2010.

Apart from the geological controls that can cause As mobilization in groundwater in the Bengal Delta Plain, local anthropogenic factors may also contribute to some extent. Investigations showed that As(III) get enriched in the groundwater after the monsoonal season. This could be due to the enhanced reducing conditions in the aquifer post-monsoonal recharge. The larger inorganic colloids were responsible to scavenge As(III) and the smaller organic/organo-metallic colloids were found to scavenge As(V). A study was carried out to improve the Solar Oxidation and Removal of Arsenic (SORAS) for rural population, using tomatoes instead of lemons, showing that tomato was more efficient and cost-effective than lemon or lime. A novel technique combining hollow fiber liquid phase microextraction (HF-LPME) with Total Reflection X-Ray Fluorescence (TXRF) for the determination and speciation of As in groundwater was developed. The results in the laboratory samples were found encouraging and applied to natural samples successfully / Además de los controles geológicos, los factores antropogénicos contribuyen también a la movilización de arsénico en el agua subterránea del Bengal Delta Plain. La concentración de As(III) aumenta después de la temporada del monzón, debido a las condiciones más reductoras en el acuífero. El As(III) se encuentra asociado a coloides inorgánicos de mayor tamaño mientras que los coloides orgánicos/organometálicos más pequeños contienen As(V). Se llevó a cabo un estudio para mejorar el proceso SORAS (Solar Oxidation and Removal of Arsenic) comparando diferentes fuentes de citrato, y demostrando que el tomate es más eficiente y económico que el limón o la lima. Se ha desarrollado un método novedoso para la determinación y especiación de As basado en microextracción en fase líquida en fibra hueca (HF-LPME) combinados con fluorescencia de rayos X con reflexión total (TXRF), y que ha sido aplicado con éxito en diferentes muestras de aguas naturales

El Complex Terminal inclou l'interval de materials dipositats en el vorell de la conca per sobre de la Seqüència Deposicional de Milany, i per sota de la Seqüència Deposicional de Solsona. Comprén tres nivells carbonatats separats per materials siliciclàstics progradants. Els nivells estromatolítics presents en els diferents vorells de la Conca Eocena Sudpirinenca estan formats per una associació de microfàcies algunes d'origen orgànic i d'altres d'origen inorgànic.En les Unitats Carbonatades Inferior i Mitja del Complex Terminal s'han diferenciat en total sis microfàcies carbonatades, una d'elles dividida en dues submicrofàcies. En la Unitat Carbonatada Superior, constituïda pels nivells estromatolítics, s'han descrit 26 microfàcies diferents que presenten una distribución complexa en les diferents àrees.En base a les característiques petrogràfiques s'han diferenciat tres tipus diferents d'organismes formadors de l'estromatòlit: els cianobacteris filamentosos, els cianobacteris coccoides, i els bacteris.Pel que fa a la geoquímica, dels diferents elements analitzats (sodi, calci, estronci, magnesi, manganès, i ferro), el sodi és el que mostra una major relació amb el tipus de microfàcies, de manera que els estromatòlits cianobacterians presenten baix contingut en sodi, i els estromatòlits bacterians presenten alts continguts en aquest element.Dins de l'interval estromatolític, l'increment de la salinitat no és progressiu, sinó que existeixen canvis sobtats que indiquen dilucions de les aigües remanents en la conca.Per la relació existent entre el contingut en sodi i el contingut en manganès, s'estableix una relació entre les condicions més evaporades i les condicions més reductores, de manera que quan hi ha un dilució en el medi, disminueix en la vertical el contingut en ambdos elements.En els estromatòlits estudiats, el contingut en manganès, magnesi, ferro i estronci, indica un origen més relacionat amb aigües meteòriques que amb aigües marines. Aquesta evidència de forta influència d'aigües continentals és fa més palesa en els estromatòlits cianobacterians que en els bacterians.Els estromatòlits cianobacterians, els biolaminoides i els estromatòlits bacterians mostren una evolució progressiva cap a valors més enriquits en (18)O, el que interpretem com un pas cap a condicions progressivament més evaporades.Degut a que els tres tipus d'estromatòlits no mostren diferencies apreciables en la (13)C, podem interpretar que els efectes vitals d'aquests microorganismes no produeixen fraccionament isotòpic en la 13(C), o bé, que si en produeixen és del mateix ordre.La composició isotòpica en (18)O dels estromatòlits cianobacterians indica que s'han format en unes aigües amb molta influència continental, poc o gens evaporada. El desplaçament progressiu cap a valors més enriquits en (18)O per als biolaminoides, i finalment per als estromatòlits bacterians, indica la progressiva evaporació i concentració d'aquesta aigua a messura que la conca s'anava restringint, el vorell anava migrant cap a zones més centrals, i els estromatòlits' es desenvolupaven en àrees més distals sota condicions més restringides.L'estudi de la fauna epifítica (foraminífers, algues vermelles coral.lines) del registre fòssil, en un medi de substrat tou, ens ha permès renonèixer, segons els cicles de maduració, el tipus de cobertora vegetal. En les unitats carbonatades Inferior, Mitjà i Superior del Complex Terminal, s'han descrit en total, 5 biofàcies diferents.Pel que fa a l'evolució de la conca, podem dir que previ al desenvolupament del Complex Terminal, la sedimentació en la conca es caracteritzava pels sistemes deltaics progradants i el desenvolupament d'esculls coral.lins de la seqüència deposicional de Milany.El Complex Terminal reflecteix moments de desenvolupament de plataformes somes i moments de progradació i rebliment de la conca.En la vertical, les diferents microfàcies que formen les tres unitats del Complex Terminal mostren una fondària progressivament més soma, un pas de medis on predominen les condicions oligotròfiques a medis on predominen les condicions eutròfiques, i un pas d'una cobertora vegetal perenne a una cobertora macroalgal estacional i finalment auna colonització de tot el fons per tapisssos microbians.L'ambient deposicional dels estromatòlits cianobacterians podria correspondre a una maresma costanera protegida, separada de la conca per les barres infrajacents de la Unitat Mitja carbonatada, i sotmesa a emersions periòdiques.L'ambient deposicional dels estromatòlits bacterians podria correspondre a una zona extensa molt soma, amb condicions restringides, però sense existir una barrera física que la separès del reste de la conca.Els estromatòlits de tipus bacterià s'han format posteriorment als estromatòlits de tipus cianobacterià, en unes aigües sotmeses a una major evaporació i més concentrades.L'acabament del desenvolupament dels estromatòlits en la conca s'hauria degut a l'arribada d'aports siliciclàstics en les zones més proximals, i a l'alta salinitat del medi en les zones més distals, que originarien directament el desenvolupament de les sèries evaporítiques. / The Eocene Terminal Complex is constituted by three carbonate units, separated by siliciclastic prograding sediments.The Lower and Middle Carbonate Units are mainly formed by epiphytic foraminifera and coralline algae limestones, constituting vast homoclinal platforms. Different types of vegetation cover can be recognized by the longevity cycles of the epiphytic organisms found in these limestones.Normal marine salinity conditions prevailed in the basin during deposition of the Lower and Middle Carbonate Units, the environment was globally oligotrophic, and the bottomwas colonized by perennial vegetation during deposition of the Lower Unit and by seasonal vegetation in the Middle Unit.The Upper Unit is mainly composed of stromatolites occurring as planar-stratiform macrostructures. The microbiota responsible for building these stromatolites are cyanobacteria (filamentous and coccoidal) and bacteria.The delta(18)O values of cyanobacterial stromatolites point out to a fresh, non evaporated, water influence, during stromatolite growth. The progressive shift towards more enriched values of delta(18)O in the biolaminoids, and finally into the bacterial stromatolites, suggests a continuous evaporation and concentration of water.The delta(13)C signature is similar in all the stromatolitic microfacies studied. Suggesting that either the vital cycle of these microbiota (filamentous and coccoidal cyanobacteria, and bacteria) did not produce isotopic fractionation in the (13)C, or it fractionation has occurred, it was of the same order of magnitude.The different range of values in cyanobacterial and bacterial micrites, and bulk rock samples, largely demonstrate the role of primary fabric in controlling the extent ot diagenetic alteration.The different microfacies of the Terminal Complex reflect a shallowing upwards trend and a change from oligotrophic to eutrophic dominant conditions, a variation from perennial to macroalgal seasonal vegetation cover and finally a bottom colonization by microbial mats. The hypersalinity conditions are recorded in the stromatolites.The relationship between delta(18)O and trace elements suggests that different microfacies correspond to variations in depositional conditions. Therefore, the environmental geochemical conditions (Le. degree of salinity ot the waters) determine the kind of microbiota responsible for building these stromatolites. The end of stromatolite growth was probably caused by siliciclastic input in the more proximal areas, and by extremely high salinities in the more distal areas. The stromatolites predate the gypsum deposits.