L’estudi integrat de la hidrologia subterrània, la geologia i l’estratigrafia del ventall deltaic fòssil del massís de Sant Llorenç del Munt (Eocè, província Barcelona) ha permès definir el model hidrogeològic conceptual. Aquest contribueix a la comprensió del funcionament hidrodinàmic d’aquest tipus de sistemes, condicionats directa o indirectament per l’estratigrafia. Per a la caracterització hidrogeològica s’han realitzat diversos assajos de bombeig, s’ha estudiat l’evolució piezomètrica, s’han definit les fàcies hidroquímiques i s’han analitzat isòtops ambientals (δ2H i δ18O). A nivell geològic s’ha realitzat una cartografia a escala 1:25.000, s’han definit les unitats estratigràfiques i les seves relacions, s’ha correlacionat el registre litològic de pous i s’han elaborat 4 talls geològics del massís. S’han reconegut 10 unitats lito-hidroestratigràfiques, corresponents a diversos ambients sedimentaris. La part al·luvial esta formada per bretxa de clasts paleozoics (Bp), conglomerat clast-sostingut poligènic (Cp), conglomerat clast-sostingut carbonàtic (Cc), conglomerat matriu-sostingut poligènic (Cmp), conglomerat matriu-sostingut carbonàtic (Cmc) i gres i lutita vermells (GLv). La part marina està constituïda per conglomerat gris (Cg), gres gris (Gg), lutita gris (Lg) i calcària i marga (CM). La disposició estratificada del conjunt pren un cabussament general cap al NO. A nivell hidrogeològic s’ha constatat una permeabilitat per fracturació que desenvolupa aqüífers en conglomerat (Cp, Cc, Cg) i gres gris (Gg) classificats com a pobres, quelcom permeables. S’han establert 5 grups hidroquímics que han permès explicar l’evolució del flux al llarg del ventall deltaic, juntament amb les dades isotòpiques i estratigràfiques que han determinat les principals zones de recàrrega. El flux evoluciona des d’hidrofàcies bicarbonatades càlciques a la zona de ventall al·luvial cap a composicions enriquides en sodi i empobrides en calci cap a les parts profundes del mateix ambient. Aquests nivells aqüífers es recarreguen per precipitació directe al massís conglomeràtic. Els nivells més superficials tendeixen a ser drenats per les rieres mentre que els aqüífers més profunds es troben relativament confinats per litofàcies de gres i lutita vermells (GLv). Localment trobem conglomerats progradants que arriben fins a la part marina i recarreguen els nivells de gresos grisos de front deltaic (Gg). Les dades isotòpiques indiquen que els nivells aqüífers del front deltaic també es recarreguen a partir dels cursos d’aigua superficial. Al llarg d’aquesta unitat l’aigua s’enriqueix progressivament en magnesi i sulfat procedent de les mateixes litofàcies marines. En profunditat l’aigua subterrània es van enriquint en sodi i clor, a mida que perd calci, fins arribar als nivells aqüífers més profunds confinats per les litofàcies de lutita gris (Lg). Així, l’arquitectura sedimentària condiciona la hidrodinàmica del sistema, de manera que existeixen 4 unitats hidrogeològiques ben diferenciades. La primera unitat és un sistema aqüífer format per conglomerat de ventall al·luvial proximal (principalment litofàcies Cp, Cc). La segona unitat està formada pel cinturó de fàcies del ventall al·luvial distal (GLv) funcionant com aqüitard, tot i que puntualment hi apareguin conglomerats progradants. La tercera unitat és sistema aqüífer constituït per les fàcies de front deltaic (Cg, Gg), molt condicionada pel relleu i l’encaixament de les rieres. La darrera unitat està constituïda per les fàcies de prodelta (Lg) i funciona com aqüitard. Els principals sistemes aqüífers estan desenvolupats pel confinament de les litofàcies més permeables interdigitades amb els materials menys permeables. Aquest model hidroestratigràfic permet entendre com els principals elements estratigràfics i geològics condicionen la hidrodinàmica subterrània, permetent una millor gestió dels recursos hídrics en aquest tipus de sistemes. / El estudio integrado de la hidrogeología subterránea, la geología y la estratigrafía del abanico deltaico fósil del macizo de Sant Llorenç del Munt (Eoceno, provincia de Barcelona) ha permitido definir el modelo hidrológico conceptual. Éste contribuye a la comprensión del funcionamiento hidrodinámico de este tipo de sistemas, condicionados directa o indirectamente por la estratigrafía. Para la caracterización hidrogeológica se han realizado diversos ensayos de bombeo, se ha estudiado la evolución piezométrica, se han definido las facies hidroquímicas y se han analizado isótopos ambientales (δ2H i δ18O). A nivel geológico se ha realizado una cartografía a escala 1:25.000, se han definido las unidades estratigráficas y sus relaciones, se ha correlacionado el registro litológico de pozos y se han elaborado 4 cortes geológicos del macizo. Se han reconocido 10 unidades lito-hidroestratigráficas, correspondientes a varios ambientes sedimentarios. La parte aluvial está formada por brecha de clastos paleozoicos (Bp), conglomerado clasto-sostenido poligénico (Cp), conglomerado clasto-sostenido carbonático (Cc), conglomerado matriz-sostenido poligénico (Cmp), conglomerado matriz-sostenido carbonático (Cmc) y arenisca y lutita rojos (GLv). La parte marina está constituida por conglomerado gris (Cg), arenisca gris (Gg), lutita gris (Lg) y caliza y marga (CM). La disposición estratificada del conjunto toma un buzamiento general hacia el NO. A nivel hidrogeológico se ha constatado una permeabilidad por fracturación que desarrolla acuíferos en conglomerado (Cp, Cc, Cg) y arenisca gris gris (Gg) clasificados como pobres, algo permeables. Se han establecido 5 grupos hidroquímicos que han permitido explicar la evolución del flujo a lo largo del abanico deltaico, junto con los datos isotópicos y estratigráficos que han determinado las principales zonas de recarga. El flujo evoluciona desde hidrofácies bicarbonatadas cálcicas en la zona de abanico aluvial hacia composiciones enriquecidas en sodio y empobrecidas en calcio hacia las partes profundas del mismo ambiente. Estos niveles acuíferos se recargan por precipitación directa en el macizo conglomerático. Los niveles más superficiales tienden a ser drenados por los arroyos mientras que los acuíferos más profundos se encuentran relativamente confinados por litofacies de arenisca y lutita rojos (GLv). Localmente encontramos conglomerados progradantes que llegan hasta la parte marina y recargan los niveles de areniscas grises del frente deltaico (Gg). Los datos isotópicos indican que los niveles acuíferos del frente deltaico también se recargan a partir de los cursos de agua superficial. A lo largo de esta unidad el agua se enriquece progresivamente en magnesio y sulfato procedente de las mismas litofacies marinas. En profundidad el agua subterránea se va enriqueciendo en sodio y cloro, a medida que pierde calcio, hasta llegar a los niveles acuíferos más profundos confinados por las litofacies de lutita gris (Lg). Así, la arquitectura sedimentaria condiciona la hidrodinámica del sistema, de manera que existen 4 unidades hidrogeológicas bien diferenciadas. La primera unidad es un sistema acuífero formado por conglomerado de abanico aluvial proximal (principalmente litofácies Cp, Cc). La segunda unidad esté formada por el cinturón de facies de abanico aluvial distal (GLv) funcionando como acuitardo, a pesar que puntualmente esté atravesado por conglomerados progradantes. La tercera unidad es el sistema acuífero constituido por las facies de frente deltaico (Cg, Gg), muy condicionada por el relieve y el encajamiento de los arroyos. La última unidad está constituida por las facies de prodelta (Lg) y funciona como acuitardo. Los principales sistemas acuíferos están desarrollados por el confinamiento de las litofácies más permeables interdigitadas con los materiales menos permeables. Este modelo hidroestratigráfico permite comprender como los principales elementos estratigráficos y geológicos condicionan la hidrodinámica subterránea, permitiendo una mejor gestión de los recursos hídricos en este tipo de sistemas. / A conceptual hydrogeologic model of the fossil alluvial fan of the Sant Llorenç del Munt massif (Eocene, Barcelona province) has been defined after the integration of groundwater hydrology, geology and stratigraphy. This conceptual model contributes to a better understanding of the hydrodynamic behavior this kind of systems directly or indirectly controlled by the stratigraphy. For the hydrogeological characterization several pumping tests were conducted, the evolution of piezometric evolution has been studied, hydrochemical facies have been defined and environmental isotopes (δ2H and δ18O) have been analyzed. In terms of geology, a 1:25.000 scale mapping has been carried out, the stratigraphic units and their relations have been defined, the lithological record of wells has been correlated and four geological cross sections have been built up. 10 lito-hidroestratigraphic units have been recognized, which correspond to different sedimentary environments. The alluvial part is build up by: brecchia of Paleozoic clasts (Bp), clast-supported polygenic conglomerate (Cp), clast-supported carbonate conglomerate (Cc), matrix-supported polygenic conglomerate (Cmp), matrix-supported carbonate conglomerate (Cmc) and red sandstone and mudstone (GLv). The marine part consists of gray conglomerate (Cg), gray sandstone (Gg), gray mudstone (Lg) and limestone and marl (CM). The stratified set dips towards the NW. In terms of hydrogeology, hydraulic conductivity due to fracturing provide aquifers in conglomerates (Cp , Cc , Cg) and gray sandstone (Gg) classified as poor, somewhat permeable. 5 hydrochemical groups have been established which allow explaining the evolution of the flow throughout the fan delta. Together with isotopic and stratigraphic data the main recharge areas have been determined. The flow evolves from calcium bicarbonate hydrofacies in the area of alluvial fan to compositions enriched in sodium and reduced in calcium into the deep parts of the same environment. These aquifers levels are recharged by direct precipitation in the conglomeratic massif. The most superficial levels tend to be drained by streams while deeper aquifers are relatively confined by red sandstone and mudstone lithofacies ( GLv). Prograding conglomerates locally reach the marine levels and recharge gray sandstones of the delta front (Gg) levels. The isotopic data indicate that the aquifer levels of the delta front are also recharged by surface water. Throughout this unit water gets progressively enriched in magnesium and sulfate from the same marine litofacies. Groundwater gets progressively enriched in sodium and chlorine, as they lose calcium until reaching deeper aquifer levels that are confined by the grey mudstone litofacies (Lg). Thus, the sedimentary architecture affects the hydrodynamics of the system giving as a result four distinct hydrogeological units. The first unit is a conglomerate aquifer system that consists of proximal alluvial fan (mainly litofacies Cp, Cc). The second unit is formed by the distal alluvial fan facies (GLv) that works as an aquitard, although occasionally prograding conglomerates cut it. The third aquifer system unit is constituted by the delta front facies (Cg, Gg), highly influenced by the relief and streams entrenchment. The last unit consists of prodelta facies (Lg) that also works as an aquitard. The main aquifer systems are developed by confinement of the most permeable litofacies interfingering with less permeable materials. This hydrostratigraphic model allows understanding how the main stratigraphic and geologic elements condition groundwater flow and allow an enhanced water resource management in such systems.

No description available.

La descàrrega d’aigua subterrània al mar (SGD, en les seves sigles en anglès) es defineix com a qualsevol flux d’aigua a través del marge continental des del substrat marí cap a la columna d’aigua del mar. La SGD inclou, doncs, aigua dolça d’origen continental i aigua salada que recircula a través de l’aqüífer costaner. A banda de la seva importància en el cicle hidrològic, com a font d’aigua dolça que pot alimentar, per exemple, zones humides, la SGD és considerada una font important de diversos compostos dissolts d’origen terrestre (com ara nutrients, metalls traça o contaminants) cap a l’oceà costaner. Aquests fluxos d’elements dissolts associats a la SGD poden tenir una gran influència en els cicles biogeoquímics dels ambients costaners marins, especialment en zones oligotròfiques i regions semi-àrides, com ara el Mar Mediterrani. Malgrat la importància de la SGD pel desenvolupament dels cicles biogeoquímics marins, els estudis sobre el paper de la SGD com a font de compostos dissolts als ecosistemes costaners del Mar Mediterrani són escassos. A més, a escala de tot el Mar Mediterrani, no existeixen estimacions de la magnitud de la SGD ni dels fluxos de compostos químics associats. L’objectiu principal d’aquesta Tesi Doctoral és avaluar la importància de la descàrrega d’aigua subterrània al Mar Mediterrani, així com el paper que juga com a font de compostos dissolts al mar i la utilitat dels isòtops de radi (Ra) com a traçadors per quantificar la SGD. Amb aquesta finalitat, s’han estudiat tres ambients Mediterranis costaners amb característiques hidrogeològiques diverses: i) una zona humida litoral alimentada per aigua subterrània provinent de diversos aqüífers (Marjal de Peníscola, Castelló); ii) un port natural semi-tancat, amb descàrregues d’aigua subterrània provinents d’un sistema calcari carstificat, i influenciat per la resuspensió freqüent de sediments (Port de Maó, Illes Balears); i iii) una badia oberta al mar amb descàrrega difusa d’aigua subterrània a través d’un aqüífer detrític superficial (Badia de Palma, Illes Balears). A banda d’aquestes tres zones d’estudi, també s’ha dut a terme un estudi general a tota la conca amb la finalitat d’obtenir una primera estimació de la SGD a tot el Mar Mediterrani, així com dels fluxos de nutrients associats a aquesta descàrrega. Els resultats derivats d’aquests estudis aporten nous coneixements en l’aplicació dels isòtops de Ra com a traçadors de SGD i realcen la seva idoneïtat en un ampli ventall de sistemes amb característiques hidrogeològiques diverses. Els isòtops de Ra han estat utilitzats amb èxit per a quantificar fluxos de nutrients cap al mar i, per primera vegada al Mar Mediterrani, s’ha quantificat els fluxos de metalls traça associats a la SGD, evidenciant la rellevància de la SGD com a font d’aquests compostos en ambients marins. L’avaluació de la SGD a tota la conca ha permès estimar la descàrrega d’aigua subterrània a tot el Mar Mediterrani ((0.2 – 4.3)·1012 m3·yr-1), demostrant que la SGD és un procés rellevant a llarga escala i d’una magnitud, per exemple, superior a les entrades d’aigua fluvial. A més, s’ha estimat que la SGD representa una font important de nutrients dissolts a tot al Mar Mediterrani, d’una magnitud comparable a les fonts externes considerades tradicionalment (i.e. aportacions atmosfèriques i del rius). Aquesta nova concepció de la magnitud de la SGD i dels seus fluxos associats demostra la rellevància de la SGD en els cicles biogeoquímics del Mar Mediterrani, accentuant la necessitat d’incloure aquests procés en futurs estudis marins, tan costaners com globals. / Submarine groundwater discharge (SGD) is defined as any flow of water through the continental margin from the seabed to the coastal ocean, including fresh meteoric groundwater and seawater recirculating through coastal aquifers. SGD has been recognized as a major component of the hydrological cycle and a significant source of various dissolved terrestrial compounds (e.g. nutrients, trace metal, carbon, contaminants) to the coastal ocean. These fluxes of chemical elements via SGD may have a profound impact on the biogeochemical cycles of the receiving water bodies. This can be especially relevant in oligotrophic and semi-arid regions, such as the Mediterranean Sea. However, and despite the potential importance of SGD in regulating coastal biogeochemical cycles of the Mediterranean Sea, there is still a lack of detailed assessments on the relevance of SGD as a source of chemical constituents into this basin. Indeed, the magnitude of SGD to the entire Mediterranean basin and its associated fluxes of dissolved compounds have never been evaluated. The main objective of this PhD Thesis is to evaluate the importance of SGD in the Mediterranean Sea by using radium (Ra) isotopes, paying attention to the role that SGD plays as a source of dissolved chemical compounds to the sea and to the use of Ra isotopes as SGD tracers. To this aim, contrasting Mediterranean coastal environments were selected, including: i) a coastal wetland nourished by groundwater inflowing from several aquifers (Peníscola marsh, Castelló); ii) a semi-enclosed embayment highly influenced by bottom sediments (Port of Maó, Minorca, Balearic Islands); and iii) a detrital bay open to the sea (Palma Bay, Majorca, Balearic Islands). Aside from these three specific sites, the first appraisal of the magnitude of SGD into the entire Mediterranean Sea was also conducted, demonstrating its significance as a source of dissolved compounds in a basin-wide scale. Results from these studies provide new insights into the use of Ra isotopes as tracers to quantify SGD and underline their suitability in a wide range of Mediterranean hydrogeological settings. We successfully applied them to estimate SGD-driven fluxes of dissolved nutrients and, for the first time, trace metals to a coastal Mediterranean area, stressing the role SGD may play as a source of these constituents to the marine environment. We show that SGD is a volumetrically important process in the Mediterranean Sea, contributing up to (0.2–4.3)·1012 m3·yr-1, a magnitude that is significantly larger than riverine discharge. SGD also represents a major source of dissolved nutrients to the basin, rivaling the conventional external sources (i.e. atmospheric deposition and river discharge). This new understanding of the magnitude of SGD and its associated chemical fluxes demonstrates the profound implications of SGD in the biogeochemical cycles of the Mediterranean Sea, emphazising the need for its consideration in coastal and basin-wide studies.

Esta tesis presenta un estudio sobre la neotectónica y la dinámica de la red fluvial en dos cuencas de antepaís de las cordilleras del Atlas de Marruecos, la cuenca de Ouarzazate, situada al sur del Alto Atlas, y la cuenca de Missour, al sur del Medio Atlas. Las cuencas de Ouarzazate y Missour acumularon sedimentos durante el Neógeno, pero actualmente presentan un drenaje externo, y por tanto están en erosión. La reciente incisión fluvial ha creado un paisaje dominado por extensos depósitos fluviales y aluviales encajados, formados por sedimentos gruesos depositados durante el Pleistoceno por los ríos que drenan las montañas adyacentes. Las estructuras más frontales del frente sur del Alto y Medio Atlas emergen en el interior de las cuencas de antepaís estudiadas, deformando toda la serie del relleno sedimentario, incluso los depósitos cuaternarios, que actúan como marcadores tectónicos. Las dataciones de depósitos fluviales encajados (edades de abandono), ya existentes en la cuenca de Ouarzazate, y realizadas a propósito de este trabajo en la cuenca de Missour, constituyen un marco geocronológico para el cálculo de las tasas de deformación tectónica e incisión fluvial en las dos cuencas estudiadas. En la cuenca de Ouarzazate, donde estudios previos habían propuesto un control esencialmente climático sobre la dinámica de encajamiento de la red fluvial, se demuestra que el proceso de formación y abandono de niveles de depósitos fluviales encajados (glacis y terrazas) está frecuentemente controlado por capturas fluviales favorecidas por el “cover effect” que afecta a los ríos principales. Por otro lado, la medición de las flexiones que las estructuras tectónicas producen en los marcadores datados permite calcular tasas de deformación tectónica reciente. La comparación entre las tasas de acortamiento recientes (~0.1 mm/a) con las tasas a largo plazo (~0.04 mm/a desde el Mioceno), calculadas mediante la restitución de secciones geológicas, ha constatado un incremento de la velocidad de deformación en el frente Subatlásico. Este incremento, reconocido en una sola estructura, no representa un incremento general de la convergencia, sino el desplazamiento de la actividad tectónica hacia el antepaís probablemente debido a la variación en el campo de esfuerzos inducida por la descarga isostática causada por el vaciado erosivo de la cuenca. Además, se ha constatado la posibilidad de un terremoto de magnitud 6 en la zona de Ouarzazate, aunque con un largo periodo de recurrencia (~10 ka). En la cuenca de Missour, el estudio geomorfológico de la cuenca hidrográfica del río Moulouya desvela que la red fluvial está ajustándose a un nuevo régimen desde que la antigua cuenca endorreica conectara con el Mediterráneo. Los perfiles longitudinales de los principales cauces presentan knickpoints de dimensiones destacables, tanto en los ríos que drenan el Jebel Bou Naceur (Medio Atlas), como en los que drenan los Hauts Plateaux (margen distal de la cuenca). El salto vertical de los knickpoints que drenan el Jebel Bou Naceur, estimado en de 800-1000 metros, corresponde a suma de la incisión fluvial derivada del descenso general del nivel de base en la red fluvial principal, (500-600 metros), más el levantamiento tectónico del Medio Atlas respecto a la cuenca de Missour (300-400 metros). Los depósitos aluviales datados en la cuenca de Missour también han sido utilizados cómo marcadores para determinar las tasas recientes de deformación tectónica e incisión fluvial, dando como resultado valores equiparables a los obtenidos en la cuenca de Ouarzazate. Los nuevos datos aportan información sobre cómo fueron los primeros estadios de erosión en la cuenca de Missour / This thesis presents a thorough study about the neotectonics and the dynamics of the Quaternary river network in two foreland basins of the Atlas Mountains of Morocco, the Ouarzazate basin and the Missour Basin. These basins are located to the south of the High and Middle Atlas respectively, and accumulated terrestrial sediments during the Neogene. Now they show an external drainage, and therefore are in a state of erosion. The recent fluvial incision has created a landscape dominated by extensive and embedded (terrace) levels of fluvial and alluvial deposits of Pleistocene age, consisting of coarse sediments deposited by rivers draining the adjacent mountains. The tectonic structures of the southern front of the High and Middle Atlas emerge within the foreland basins, deforming the entire sedimentary series, even the Quaternary deposits, which act as markers for neotectonic deformation. Cosmogenic dating of embedded fluvial deposits (abandonment ages), which were previously available in the Ouarzazate basin, and acquired in this work in the Missour Basin, provide a geochronological framework for calculating rates of tectonic deformation and fluvial incision in both foreland basins. In the Ouarzazate basin, where previous studies have proposed a climatic control on the dynamics of the river network, it is shown that the aggradation and abandonment of the embedded levels of fluvial deposits (glacis and terraces) is often controlled by fluvial piracy, which is favored by the "cover effect" that affects trunk streams. On the other hand, the measurements of tectonic flexures affecting dated surfaces (tectonic markers) allow obtaining reliable values of recent tectonic rates of individual structures. The comparison between the recent (~0.1 mm/yr) and long-term shortening rates (~0.04 mm/yr since the middle Miocene), calculated by restoring geological sections, attests an increase of deformation rates in the frontalmost structure of southern High Atlas, emerging in the Ouarzazate basin. This increase is local and does not necessarily represent a general increase in convergence rates at the plate scale, but the displacement of tectonic activity toward the foreland is probably due to variation in the stress field induced by the isostatic discharge caused by the erosional emptying of the basin. In addition, I note the possibility of an earthquake of magnitude 6 in the region of Ouarzazate, albeit with a large quiescence period (~10 ky). In the Missour Basin, a geomorphological study reveals that the Moulouya basin river network is adjusting to a new regime since the basin became externally drained and connected to the Mediterranean. There are knickpoints of remarkable large dimensions in the longitudinal profiles of both the main rivers draining the Middle Atlas and the ones draining the Hauts Plateaux (distal margin of the basin). These knickpoints are preserved in lithological contrasts and have been created by two different mechanisms: incision in the lower reaches of rivers induced by the base level drop, estimated at 500-600 meters, and tectonic uplift of the Jebel Bou Naceur (Middle Atlas) with respect the Missour Basin, estimated at 300-400 meters. The alluvial deposits dated in the Missour Basin have been used to determine recent fluvial incision and tectonic rates of tectonic deformation, which are comparable to the ones calculated in the Ouarzazate basin. The new data acquired provide information about the first stages of erosion in the Missour basin, which were controlled by a fast base level drop.

The detailed 3D hydrogeological modelling of sedimentary media that form important aquifers is very complex because of: (1) the natural intrinsic heterogeneity of the geological media, (2) the need for integrating reliable 3D geological models that represent this heterogeneity in the hydrogeological modelling process and (3) the scarcity of comprenhensive tools for the systematic management of spatial and temporal dependent data. The first aim of this thesis was the development of a software platform to facilitate the creation of 3D hydrogeological models in sedimentary media. It is composed of a hydrogeological geospatial database and several sets of instruments working within a GIS environment. They were designed to manage, visualise, analyse, interpret and pre and post-process the data stored in the spatial database. The geospatial database (HYDOR) is based on the Personal Geodatabase structure of ArcGIS(ESRI) and enables the user to integrate into a logical and consistent structure the wide range of spatio-temporal dependent groundwater information from different sources and different formats. A set of applications in the database were established to facilitate and ensure the correct data entry in accordance with existing international standards. The set of analysis tools was developed as an extension of ArcMap environment (ArcGIS).This set of tools was separated into three main modules represented by different toolbars. The first toolbar, termed HEROS, allows the user to exploit the geological data stored in the database and facilitate the generation of 3D geological models. Detailed stratigraphic columns of the selected boreholes can be generated using customized queries. The automatic creation of a geological profile is possible by displaying the borehole lithological columns, the geophysical and geotechnical field-test results, and the defined stratigraphic units.The second toolbar, which is known as QUIMET, is composed of a set of instruments for analysis that cover a wide range of methodologies for querying, interpreting and comparing groundwater quality parameters. They include, among others, chemical time-series analysis, ionic balance calculations, correlation of chemical parameters, and calculation of various common hydrogeochemical diagrams. Moreover, it is also possible to perform a complete statistical analysis of the data including descriptive statistical univariate and bivariate analyses.The last toolbar (HYYH) was designed to analyse and visualise different hydrogeological measurements and hydraulic field test results. Contour maps and further spatial operations of the depth or thickness of the aquifers could be generated using customized queries. Likewise, piezometric maps can be created for the selected points and for the selected period of time with another command included in this toolbar. Additionally, multi-criteria query forms enable the user to analyse and visualise different data and interpretations derived from hydraulic tests. The interpreted data and calculations can be easily stored and consulted in the same platform and can be used to build an updatable model database for further interpretations. Thus, each new study does not have to start from scratch. The second aim of this thesis is to implement this modelling platform in the urban area of Barcelona (NE, Spain) to structure all the available data and to set up a working framework of groundwater resources in terms of both quantity and quality. Concretely, in the Besòs Delta area (NE Barcelona), the integration of the available data into the HYDOR database and the use of the aforementioned instruments and methods allowed us to: 1) delimit the geological units by means of sequence stratigraphic subdivision, 2) generate the 3D facies belt-based model of the Delta built on the basis of this geological characterisation and 3) use this model to constrain the distribution of hydraulic parameters and thus obtain a consistent hydrogeological model. / La modelización hidrogeológica tridimensional de los medios sedimentarios (p.ej. sedimentos aluviales, deltas) que suelen constituir acuíferos importantes es compleja debido principalmente a tres factores: (1) la heterogeneidad natural intrínseca del medio, (2) la necesidad de integrar un modelo geológico tridimensional que represente dicha heterogeneidad adecuadamente en los procesos de modelización hidrogeológica y (3) la escasez de herramientas apropiadas para gestionar grandes cantidades de datos hidrogeológicos espacio- temporales. El primer objetivo de esta tesis ha sido el desarrollo de una plataforma software en un entorno GIS que facilite la realización de modelos hidrogeológicos 3D. Está compuesta por una base de datos geoespacial y un conjunto de herramientas que permiten al usuario gestionar, visualizar, analizar, interpretar y pre-post procesar los datos almacenados en dicha base de datos. El modelo de bases de datos propuesta en esta tesis (HYDOR) se ha implementado en una base de datos geoespacial del tipo Personal Geodatabase (ArcGIS, ESRI) y permite la integración en una estructura coherente y lógica de un amplio rango de tipos de información hidrogeológica procedentes de diversas fuentes y con diferentes formatos. Los diferentes instrumentos desarrollados para explotar los datos almacenados en la base de datos se han creado como una extensión de ArcMap (ArcGIS; ESRI) y se reagrupan formando tres barras de herramientas. La primera barra de herramientas (HEROS) además de facilitarnos el análisis y la interpretación de los datos geológicos almacenados en la base de datos, nos permite generar modelos geológicos tridimensionales. Entre las funciones de dichas herramientas, está la de poder visualizar la información geológica aportada por los sondeos en forma de columna estratigráfica así como la generación automática de perfiles geológicos que muestran las diferentes columnas estratigráficas de los sondeos seleccionados. Información útil como los resultados de los ensayos geofísicos así como las unidades geológicas definidas aparecen también en la pantalla del mismo perfil geológico. Este entorno es óptimo para que el usuario analice y defina las superficies de correlación, las diferentes unidades geológicas y las posibles fallas. Estos elementos espaciales se pueden visualizar en tres dimensiones. Finalmente, otra herramienta nos proporciona la parametrización hidráulica inicial (para el modelo hidrogeológico) de las diferentes unidades geológicas partiendo de las características texturales de las mismas. La segunda barra de herramientas, QUIMET, cubre un amplio rango de metodologías para consultar, interpretar y comparar diferentes parámetros hidroquímicos. Además nos permite desarrollar un análisis estadístico completo en el que se incluyen entre otros, análisis estadísticos univariante, bivariante y generación de matrices de correlación de diferentes compuestos químicos. La última barra de herramientas (HYYH) se ha diseñado para visualizar y analizar los datos hidrogeológicos entre los que se incluyen los procedentes de ensayos hidráulicos. Usando estas herramientas se pueden generar mapas de isolineas y otras representaciones espaciales que nos permitan visualizar la profundidad o el espesor de los acuíferos. Del mismo modo, se pueden obtener mapas piezometricos de los puntos seleccionados para un intervalo de tiempo determinado por el usuario. Finalmente, otra herramienta nos permite consultar las interpretaciones procedentes de ensayos hidráulicos. La información obtenida usando todas estas herramientas, también se almacenan en la base de datos constituyendo de este modo una base para futuras interpretaciones. El segundo objetivo de esta tesis ha sido la aplicación de esta plataforma software en la gestión de los datos disponibles del área urbana de Barcelona (NE de España) obteniendo con ello una herramienta apropiada de gestión de los recursos hídricos de esta zona tanto en términos de calidad como de cantidad. Concretamente en la zona del Delta del Besòs (NE de Barcelona), la aplicación de esta plataforma de gestión nos ha facilitado lo siguiente: (1) la delimitación de unidades geológicas basadas en criterios de estratigrafía secuencial, (2) la generación de un modelo geológico tridimensional de facies basado en dichos criterios estratigráficos, (3) el uso del modelo geológico obtenido par establecer la distribución espacial de los parámetros hidráulicos que nos han servido para generar un modelo hidrogeológico consistenete del complejo deltaico. Este modelo se ha calibrado además con datos incluidos también en la base de datos y que proceden de diversos puntos tanto de gestión como de producción durante de los últimos 100 años. Todo esto ha supuesto una mejora significativa en la caracterización geológica del Delta del Besòs lo que nos ha llevado a mejorar su caracterización hidrogeológica. / La modelització hidrogeològica tridimensional dels mitjans sedimentaris que solen constituir aqüífers importants (p.ex. sediments al·luvials, deltes) és complexa. Això es deu principalment a tres factors: (1) l'heterogeneïtat natural intrínseca del medi, (2) la necessitat d'integrar un model geològic tridimensional que representi adequadament l’heterogeneïtat en els processos de modelització hidrogeològica i (3) l'escassetat d'eines apropiades per gestionar grans quantitats de dades hidrogeològiques espai-temporals. El primer objectiu d'aquesta tesi ha estat el desenvolupament d'una plataforma software en un entorn GIS que faciliti la realització de models hidrogeològics 3D. Està composta per una base de dades geoespacial i un conjunt d'eines que permeten que l’usuari gestioni, visualitzar, analitzi, interpreti i pre-post processi les dades emmagatzemades en la base de dades. El model de bases de dades proposada en aquesta tesi (HYDOR) s'ha implementat en una base de dades geoespacial de tipus Personal Geodatabase (ArcGIS , ESRI), que permet la integració d'un ampli rang de tipus d'informació hidrogeològica procedents de diverses fonts i formats en una estructura coherent i lògica. Les diferents eines desenvolupades per l’explotació de les dades emmagatzemades a la base de dades s'han implementat com una extensió d’ArcMap (ESRI). Aquestes eines es reagrupen en tres barres diferents. La primera barra d'eines, HEROS, ens permet analitzar i interpretar les dades geològiques emmagatzemades a la base de dades, permetent alhora la creació de models geològics tridimensionals. També s'han desenvolupat eines que permeten visualitzar la informació geològica aportada pels sondejos en forma de columna estratigràfica, així com generar automàticament perfils geològics per mostrar diferents columnes estratigràfiques de sondejos preseleccionats. A la pantalla del mateix perfil geològic també apareix informació útil com són els resultats dels assaigs geofísics o les unitats geològiques definides. Aquest entorn és òptim perquè l'usuari analitzi i defineixi les superfícies de correlació, les diferents unitats geològiques i les possibles falles. Els elements espacials definits es poden visualitzar en tres dimensions. Finalment, una altra eina ens proporciona la parametrització hidràulica inicial de les diferents unitats geològiques (per al model hidrogeològic) partint de les seves característiques texturals. La segona barra d' eines, QUIMET, inclou un ampli rang de metodologies de consulta, interpretació i comparació de diferents paràmetres hidroquímics. A més a més, també ens permet desenvolupar un anàlisi estadístic complet en el que s'inclouen, entre altres, anàlisis estadístics univariant, bivariant i generació de matrius de correlació de diferents compostos químics. L'última barra d' eines, HYYH, s'ha dissenyat per a visualitzar i analitzar les dades hidrogeològiques, entre d’altres, els procedents d'assajos hidràulics. Amb aquestes eines es poden generar mapes d'isolínies i altres representacions espacials que permeten visualitzar la profunditat o l'espessor dels aqüífers. De la mateixa manera, es poden obtenir mapes piezomètrics per a un interval de temps i de punts determinats per l'usuari. Finalment, una altra eina ens permet consultar les interpretacions procedents d'assajos hidràulics. La informació obtinguda de totes aquestes eines s'emmagatzema a la base de dades, constituint d'aquesta manera una base per a futures interpretacions. El segon objectiu d'aquesta tesi és l'aplicació d'aquesta plataforma software a la gestió de les dades disponibles de l'àrea urbana de Barcelona (NE de Espanya), obtenint una apropiada eina de gestió dels recursos hídrics d’aquesta zona, tant en termes de qualitat com de quantitat. Concretament a la zona del Delta del Besòs (NE de Barcelona), l'aplicació d'aquesta plataforma de gestió ens ha facilitat (1) la delimitació d'unitats geològiques basades en criteris d’estratigrafia seqüencial, (2) la generació d'un model geològic tridimensional de fàcies basat en aquests criteris estratigràfics i (3) l'ús del model geològic obtingut per a establir la distribució espacial dels paràmetres hidràulics que ens han servit per generar un model hidrogeològic consistenet del complex deltaic. Aquest model s'ha calibrat amb dades incloses a la base de dades i que procedeixen de diversos punts, tant de gestió com de producció, durant els últims 100 anys. Tot això ha suposat una millora significativa de la caracterització geològica del Delta del Besòs, el que ens ha portat a millorar la seva caracterització hidrogeològica.

O presente trabalho teve como objetivo determinar a emissividade da atmosfera em dias sem nuvens, em Santo Antônio de Leverger - MT, na época seca do ano. O experimento foi realizado entre os meses de julho e setembro de 1994, através de medidas da radiação líquida em todos os comprimentos de ondas, da radiação solar incidente e refletida no solo, insolação, temperatura, pressão de vapor d'água e do teor de CO2 do ar ao nível do abrigo meteorológico. A emissividade da atmosfera em dias sem nuvens foi obtida através do balanço de radiação e comparada com as estimativas encontradas com as equações empíricas de BRUNT (1932), SWINBANK (1963), IDSO & JACKSON (1969) e BRUTSAERT (1975), a fim de estabelecer os coeficientes locais. Foi utilizado o método de regressão múltipla para analisar a influência do teor do gás carbônico, razão de insolação e transmissividade atmosférica, sobre a emissividade. Não houve influência do horário de medição sobre a emissividade da atmosfera em dias sem nuvens obtida através do balanço de radiação. Não houve influência do teor do gás carbônico, da razão de insolação e da transmissividade atmosférica sobre a emissividade. Usando coeficientes locais, a emissividade estimada através dos modelos propostos por BRUNT (1932) e BRUTSAERT (1975) se mostrou mais ajustada aos resultados observados do que as estimativas obtidas pelas equações propostas por SWINBANK (1963) e IDSO & JACKSON (1969). Para valores médios diários, o uso de qualquer uma das equações analisadas permite obter estimativas da radiação líquida com erros inferiores a 5%, e, para efeitos práticos de estimativa da disponibilidade de energia radiante diária, qualquer uma das equações proporcionaria erros inferiores a 10% da emissão efetiva. / not available

Orientador: Adílson Pinheiro. / Co-orientador: Dirceu Luis Severo. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação de Engenharia Ambiental.

O presente trabalho teve como objetivo determinar a emissividade da atmosfera em dias sem nuvens, em Santo Antônio de Leverger - MT, na época seca do ano. O experimento foi realizado entre os meses de julho e setembro de 1994, através de medidas da radiação líquida em todos os comprimentos de ondas, da radiação solar incidente e refletida no solo, insolação, temperatura, pressão de vapor d'água e do teor de CO2 do ar ao nível do abrigo meteorológico. A emissividade da atmosfera em dias sem nuvens foi obtida através do balanço de radiação e comparada com as estimativas encontradas com as equações empíricas de BRUNT (1932), SWINBANK (1963), IDSO & JACKSON (1969) e BRUTSAERT (1975), a fim de estabelecer os coeficientes locais. Foi utilizado o método de regressão múltipla para analisar a influência do teor do gás carbônico, razão de insolação e transmissividade atmosférica, sobre a emissividade. Não houve influência do horário de medição sobre a emissividade da atmosfera em dias sem nuvens obtida através do balanço de radiação. Não houve influência do teor do gás carbônico, da razão de insolação e da transmissividade atmosférica sobre a emissividade. Usando coeficientes locais, a emissividade estimada através dos modelos propostos por BRUNT (1932) e BRUTSAERT (1975) se mostrou mais ajustada aos resultados observados do que as estimativas obtidas pelas equações propostas por SWINBANK (1963) e IDSO & JACKSON (1969). Para valores médios diários, o uso de qualquer uma das equações analisadas permite obter estimativas da radiação líquida com erros inferiores a 5%, e, para efeitos práticos de estimativa da disponibilidade de energia radiante diária, qualquer uma das equações proporcionaria erros inferiores a 10% da emissão efetiva. / not available

Wave storms and river inputs have been found to be the dominant forcing mechanism of sediment transport in continental shelves dominated by medium to large rivers around the world (e.g. Drake and Cacchione, 1985; Sherwood et al., 1994; Ogston and Stemberg, 1999; Traykovski et al., 2000; Wadman and McNinch, 2008) and in the northwestern Mediterranean Sea (Jiménez et al., 1999; Puig et al., 2001; Guillén et al., 2002, 2006; Palanques et al., 2002, 2011; Ferré et al., 2005; Roussiez et al., 2005; Ulses et al., 2008). However, the contribution of “small” Mediterranean river systems in fine-grained sediment dynamics is not well known. Flood and storm events redistribute not only sediment but also all the associated matter as well, such a heavy metals, which are indicators of the impact of industrial and urban activities. For these reasons, the present thesis project involves studying the dynamics of sediments and associated heavy metals across the inner continental shelf off the Besòs River (Barcelona), and in particular determining the effect of floods and storms in a littoral system affected by industrial and urban activities. To this end, several oceanographic surveys were carried out between 20 and 40 m water depths in the Barcelona continental shelf to obtain a variety of data: to register vertical hydrographical profiles (temperature, salinity and turbidity); to record time series of physical parameters (currents, salinity, temperature, turbidity and seabed variation) by deploying oceanographic equipment; and to take sediment samples (short cores and Van Veen grabs) and suspended and downward particulate matter from water samples and sediment traps for further sedimentological and geochemical analysis. The time period of the present study comprised three seasons, from autumn 2007 to spring 2008, which showed distinct features between them. The purpose of section 3 was to describe the main hydrographic and hydrodynamic conditions during the study period to support the interpretation of sediment transport processes. Three different periods in terms of storm and river activity matched the natural seasons of the year: The period comprised between end of September 2007 and December 2007 (autumn) was characterized by an intense frequency of northeastern-eastern storms mostly coupled with high but short river discharges and a convergence of the across-shelf current between 20 m and 30 m water depths; between January and early March 2008 (winter), the wave and river activity and frequency were reduced significantly with offshore currents dominating the across component; and finally, from March to mid June 2008 (spring), specially between May and June 2008, river discharges lasted more than one month and occurred under low wave energy conditions or in conjunction with S-SE and SW wave storms. The sediment response to the forcing conditions observed during the study period was analyzed in section 4. The grain size and porosity measurements taken in all the sediment samples collected during the experiment (sediment cores, sediment grabs and sediment traps) showed a high spatial and temporal variability of the bottom sediment properties, downward sediment fluxes and near-bottom sediment concentrations across the inner-shelf. Those changes were associated to periods of high wave shear stress, river and current energy and therefore, were more intense in autumn 2007 and spring 2008. However, an across shelf spatial variability was observed during this period which was associated to the sediment availability (i.e. critical shear stress gradients). As a result, the same storm produced larger nearbottom sediment concentration in deeper waters due to the limitation on the availability of resuspendable sediment in the near-shore. The resultant sediment dynamics across the inner shelf and results in sediment transport modeling during a resuspension event were then addressed in section 5. In the inner shelf off Barcelona, the general circulation of sediment transport was mainly directed towards the southwest (along-shelf) during the study period, however, the seaward component was considerably relevant and favored the segregation of coarse and fine sediment from the nearshore towards deeper areas. Nonetheless, noticeable differences in sediment transport patterns were observed across the inner shelf. Nearbottom sediment transport at 20 m water depth was mainly offshore, while in deeper parts of the inner shelf the along-shelf component dominated the sediment transport. The resulting sediment transport and its variability across the shelf, deposited riverine and storm-derived fine sediment in an along-shelf path towards the southwest between 20 m and 30 m water depth and only under the strong storms were transferred seaward toward the 40 m water depth site and to deeper areas. These differences had in turn a strong seasonal component related to the availability of fine sediments from river inputs and the energy of waves and currents. In this sense, autumn and spring registered events affected mostly at 20 m water depth and autumn and early winter months were more energetic at deeper waters reversing the sing of sediment transport gradients across the shelf. During this event, the sediment transport model captured adequately the transport rates across the inner shelf and allowed the estimation of the integrated vertical sediment flux in 10 meters of the water column above the seabed. Consequently with the observed and modelled pattern of sediment transport, the seabed variation was higher at 30 m than at 20 m water depth, with a total seabed erosion of about 10 cm and 4 cm, respectively. The implications of the sediment dynamics during the study period in the transference of heavy metals from the Besòs River across the shelf was analyzed in section 6. The Besòs River introduced heavy metal pollutants into the nearshore continuously associated with the regular regime and sporadically during increments in river discharge. Only during high wave and current energy the anthropogenic contamination, previously deposited in the shallow inner-shelf, reached deeper areas. As a result, the most contaminated sediment accumulated southwestward from the river and sewer mouths along the inner shelf decreasing offshore. The most affected area associated to the Besòs river influence was located around the tripod sites, especially between 20 m and 30 m water depths decreasing offshore.Finally, the main conclusions and proposals for future research of this thesis are discussed in section 7. In it, the importance of "small" Mediterranean river systems in the transfer of sediment across the continental shelf is highlighted from the sediment transport events observed during the study period. / El oleaje durante temporales y los aportes fluviales han sido considerados como los mecanismos de forzamiento dominantes del transporte de sedimento en las plataformas continentales afectadas por ríos medianos y grandes en todo el mundo (por ejemplo, Drake y Cacchione, 1985; Sherwood et al., 1994; Ogston y Stemberg, 1999; Traykovski et al., 2000; Wadman y McNinch, 2008) y en el Mediterráneo noroccidental (Jiménez et al., 1999; Puig et al., 2001; Guillén et al., 2002, 2006; Palanques et al., 2002, 2011; Ferré et al., 2005; Roussiez et al., 2005; Ulses et al., 2008). Sin embargo, la contribución de "pequeños" sistemas fluviales mediterráneos en la dinámica de sedimento está poco estudiada. El oleaje y las tormentas no solo redistribuyen sedimentos si no también toda la materia asociada, así como, metales pesados, que son indicadores del impacto de las actividades industriales y urbanas. Por estas razones, el presente proyecto de tesis implica el estudio de la dinámica de sedimento y metales pesados asociados a través de la plataforma continental del río Besòs (Barcelona), y en particular, determinar el efecto de los temporales y tormentas en un sistema litoral afectado por actividades industriales y urbanas. Para este fin, varias campañas oceanográficas se llevaron a cabo entre 20 y 40 m de profundidad en la plataforma continental de Barcelona donde se tomaron gran variedad de datos y muestras: perfiles verticales hidrográficos (temperatura, salinidad y turbidez); series temporales de parámetros físicos (corrientes, salinidad, temperatura, turbidez y la variación del fondo) mediante el anclaje de equipos oceanográficos, y muestras de sedimento (testigos cortos de sedimento y dragas Van Veen) y de partículas en suspensión (a partir de muestras de agua y trampas de sedimentos) para análisis sedimentológicos y geoquímicos. El período de estudio comprendió tres estaciones, desde otoño de 2007 a primavera de 2008, que mostraron características distintas entre ellas. En la sección 3 se describen las principales condiciones hidrográficas y la hidrodinámica durante el período de estudio para apoyar la interpretación de los procesos de transporte sedimentario. Se identificaron tres periodos diferentes en función de la actividad fluvial y la del oleaje que coincidieron con las estaciones naturales del año: El período comprendido entre finales de septiembre de 2007 y diciembre de 2007 (otoño) se caracterizó por una intensa frecuencia de temporales del noreste-este junto con incrementos en la descarga del río y una convergencia de la componente across-shelf de la corriente entre 20 m y 30 m de profundidad; entre enero y principios de marzo de 2008 (invierno), la actividad y la frecuencia del oleaje y del río se redujeron significativamente con predominio de la componente offshore de la corriente; y, por último, de marzo a mediados de junio de 2008 (primavera), especialmente entre mayo y junio de 2008, las descargas fluviales se intensificaron durante más de un mes produciéndose en condiciones de baja energía del oleaje o en combinación con temporales del S-SE o SW. La respuesta del sedimento del fondo a las condiciones de forzamiento observadas durante el período de estudio se analizó en la sección 4. El tamaño medio de grano y la porosidad de todas las muestras de sedimento recogidas durante el experimento (testigos, dragas y trampas) mostraron una alta variabilidad espacial y temporal. Los flujos verticales de sedimento y la concentración de sedimento en suspensión cerca del fondo también variaron a través de la plataforma interna durante el periodo de estudio. Estos cambios se asociaron a eventos de fuerte oleaje y corrientes y a descargas del río y, por tanto, fueron más intensas en otoño de 2007 y primavera de 2008. Sin embargo, se observó una variabilidad espacial a través de la plataforma interna durante estos eventos que se asoció a la disponibilidad de sedimento (es decir, a gradientes de “critical shear stress”). Como resultado, una misma tormenta produjo una concentración de sedimento cerca del fondo mayor en aguas más profundas debido a que la disponibilidad de sedimento fino era limitada en aguas someras. En la sección 5, se analiza la dinámica de sedimento resultante a través de la plataforma interna y los resultados obtenidos en el modelado del transporte de sedimento durante un evento de resuspensión. En la plataforma interna de Barcelona, la circulación general del transporte sedimentario se dirigió principalmente hacia el suroeste (along-shelf) durante el período de estudio, sin embargo, la componente onshore fue bastante relevante y favoreció la segregación de sedimento grueso y fino desde la costa hacia zonas más profundas. Sin embargo, se observaron diferencias notables en el transporte de sedimento a través de la plataforma interna. A 20 m de profundidad, el transporte de sedimento fue principalmente onshore, mientras que zonas más profundas de la plataforma interna la componente along-shelf dominó el transporte. Este patrón de transporte, depositó sedimentos del río y depositados previamente en una trayectoria along-shelf hacia el suroeste entre 20 m y 30 m de profundidad y sólo durante los temporales más fuertes fueron transportados hacia 40 m de profundidad y probablemente a zonas más profundas de la plataforma continental. Estas diferencias tuvieron a su vez una fuerte componente estacional relacionada con la disponibilidad de sedimentos fluviales finos y la energía del oleaje y las corrientes. En este sentido, en otoño y primavera los eventos registrados afectaron mayormente a 20 m de profundidad y a finales de otoño y comienzos del invierno fueron más activos en aguas profundas, cambiando el gradiente del transporte sedimentario a través de la plataforma. Durante este evento, el modelo de transporte sedimentario capturó adecuadamente las tasas de transporte a través de la plataforma y permitió estimar el flujo vertical integrado de sedimento en 10 metros de columna de agua sobre el fondo marino. En consecuencia con el patrón de transporte de sedimento observado y modelado, la variación del fondo marino fue superior a 30 m que a 20 m de profundidad, con una erosión de alrededor de 10 cm y 4 cm, respectivamente. Las implicaciones de la dinámica sedimentaria durante el período de estudio en la transferencia de metales pesados des del río Besòs a través de la plataforma se analizó en la sección 6. El río Besòs introdujo metales pesados cerca de la costa continuamente durante el régimen de descarga regular y esporádicamente en incrementos de caudal del río. Sólo durante las condiciones más altas de oleaje y corrientes la contaminación antropogénica, previamente depositada en la parte somera de la plataforma, alcanzó zonas más profundas. Como resultado, el sedimento más contaminado se acumuló hacia el suroeste del río y de las desembocaduras de los pluviales. La zona más afectada asociada a la influencia del río Besòs se localizó especialmente entre 20 m y 30 m de profundidad disminuyendo en profundidad. Por último, las principales conclusiones y propuestas de futura investigación de la presente tesis se abordan en la sección 7. En ella, se destaca la importancia de "pequeños" sistemas fluviales mediterráneos en la transferencia de sedimento a través de la plataforma continental que se manifiesta a partir de la secuencia de eventos de transporte sedimentario observada durante el periodo de estudio.

Els estudis que es presenten en aquesta tesi doctoral se centren en l’aplicació i millora de metodologies analítiques existents, relativament senzilles, i el desenvolupament de nous procediments que poden utilitzar-se per a l’estudi de materials del Patrimoni Cultural. La posada en pràctica i la modelització de la resposta analítica de les tècniques espectroscòpiques utilitzades en aquest treball s’ha dut a terme mitjançant l’anàlisi de materials antics de diferent tipus, començant amb materials de composició relativament senzilla com ara aliatges metàl·lics i passant, gradualment, a l’estudi de materials amb matrius més complexes tals com pigments minerals, papers i tintes. Els resultats obtinguts són de notable interès per a la conservació d’aquests materials, aspecte rellevant donada la seva fragilitat i elevat potencial d’alterabilitat. En aquest sentit, en primer lloc es va fer un estudi exhaustiu de monedes antigues de diversa cronologia, mitjançant l’ús de la fluorescència de raigs X per dispersió d’energies (EDXRF). Els resultats de les anàlisis van permetre determinar no només la composició química elemental de les monedes i donar resposta a algunes de les qüestions plantejades pels historiadors, sinó que també van permetre optimitzar al màxim les condicions experimentals de les anàlisis i fixar els límits de quantificació per aquest tipus de matrius. En segon lloc, es va dur a terme un estudi multi-espectroscòpic de pintures a l’oli sobre suports metàl·lics (coure i llautó) de diversa cronologia (una del segle XVII i l’altra de finals del segle XVIII). Els resultats de les anàlisis van esser útils, per una banda, per establir la distribució elemental en superfície a partir d’un mètode quantitatiu d’anàlisis EDXRF desenvolupat específicament per aquest tipus d’obres d’art i, per l’altra, identificar els compostos utilitzats en l’elaboració de les pintures (pigments i aglutinants) a partir de la utilització de difracció de raigs X (XRD) i espectroscòpies Raman (RS) i infraroja per transformada de Fourier (FTIR). En tercer lloc, es va realitzar un ampli estudi analític (tot emprant EDXRF, RS i FTIR) de cromolitografies del segle XIX amb l’objectiu de caracteritzar el material de suport i identificar-ne les tintes utilitzades per a la seva coloració. A més de les conclusions històriques, els resultats de les anàlisis posaven de manifest la necessitat de dur a terme una aproximació multi-analítica per a una complerta caracterització dels materials estudiats. Finalment, en quart lloc es va dur a terme un estudi arqueomètric (emprant EDXRF, XRD, FTIR, microscòpia òptica de polarització (PLM) i microscòpia electrònica de centelleig (SEM-EDS)) de pintura mural d’època clàssica. Els resultats de les anàlisis van permetre obtenir informació relativa a la naturalesa dels pigments utilitzats i la seva possible procedència per una banda, i per l’altra caracteritzar els materials de suport, descriure la qualitat dels estucs i determinar si seguien els models descrits pels autors clàssics. / Los estudios que se presentan en esta tesis doctoral se centran en la aplicación y mejora de metodologías analíticas existentes, relativamente sencillas, y el desarrollo de nuevos procedimientos que pueden ser utilizados para el estudio de materiales del Patrimonio Cultural. La puesta a punto y la modelización de la respuesta analítica de las técnicas espectroscópicas utilizadas se ha llevado a cabo mediante el análisis de materiales antiguos de distinta índole, empezando con materiales de composición sencilla tales como metales y pasando paulatinamente al estudio de materiales con matrices más complejas (pigmentos minerales, papeles y tintas). Los resultados obtenidos son de notable interés para la conservación de dichos materiales, aspecto relevante dada su fragilidad y elevado potencial de alterabilidad. De este modo, en primer lugar se hizo un estudio exhaustivo de monedas antiguas de diversa cronología mediante el uso de la fluorescencia de rayos X por dispersión de energías (EDXRF). Los resultados de los análisis permitieron determinar no solo la composición química elemental de las monedas y dar respuesta a algunos de los problemas planteados por los historiadores, sino que también permitieron optimizar al máximo las condiciones experimentales de los análisis y fijar los limites de cuantificación para este tipo de matrices. En segundo lugar se llevó a cabo un estudio multi-espectroscópico de pintura al óleo sobre cobre de dos ejemplares de distinta cronología (uno del siglo XVII y otro de finales del siglo XVIII). Los resultados de los análisis han sido útiles, por un lado, para establecer la distribución elemental en superficie a partir de un método semi-cuantitativo de análisis EDXRF desarrollado especialmente para este tipo de obras y, por el otro, identificar los compuestos empleados en la elaboración de las pinturas (pigmentos y aglutinantes entre otros) a partir de la utilización de la difracción de rayos X (XRD) y espectroscopías Raman (RS) e infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). En tercer lugar se realizó un amplio estudio analítico (utilizando EDXRF, XRD, RS y FTIR) de papeles del siglo XIX con el fin de caracterizar el soporte e identificar las tintas empleadas. Además de las conclusiones históricas, los resultados de los análisis ponen de manifiesto la necesidad de un estudio multi-analítico para una completa caracterización de los materiales estudiados. Por último, en cuarto lugar se llevó a cabo estudio arqueométrico completo (empleando EDXRF, XRD, FTIR, microscopía óptica de polarización (PLM) y microscopía óptica de barrido (SEM-EDS)) de pintura mural de época clásica. Los resultados de los análisis permitieron obtener información relativa, por un lado, a la naturaleza de los pigmentos utilizados y su posible procedencia y, por otro lado, caracterizar los materiales de soporte, describir la calidad de los estucos y determinar si siguen los modelos propuesto por los autores clásicos. / The research presented in this thesis is focused on the application and improvement of analytical existing procedures and the development of new methodologies that can be employed for the study of Cultural Heritage materials. The starting up and modelling of the analytical response was fulfilled by the analysis of different type of ancient materials, starting with materials of relatively simply composition such as metallic alloys, and going through the analysis of materials with more complexes matrices, such as mineral pigments, ancient documents and inks). The obtained results are of considerable interest for the conservation of these materials, as they are usually fragile and have a high potential of alterability. In this sense, the first analytical experience was carried out on metallic artefacts. The study involved the characterization of ancient coins from diverse chronology by means of non-destructive energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF). The results of the analysis allowed determining the elemental composition of the coins and answer some of the questions presented by the historians. Moreover the optimization of the experimental parameters and quantification limits (LOQ) were carefully determined for this kind of matrices. In a second stage, a multi-spectroscopic study of two “oil on copper” paintings from different chronology (seventeenth and nineteenth centuries respectively) was carried out. The results allowed establishing, on one hand, the pigment mass distribution along the painting surfaces by using a semi-quantitative EDXRF method developed specifically for such kind of artworks. On the other hand, identifying the compounds employed to elaborate the paintings (pigments and binders amongst others) by using XRD, RS and FTIR spectroscopies. In a third stage, a full analytical approach of chromolithographs from the nineteenth century was done by using EDXRF, XRD, RS and FTIR instrumentation. The study was carried out in order to characterize the supporting material and identify the employed inks for colouring the lithographs. Apart of the historical explanations, results of the analysis highlighted the necessity of having a multi-analytical approximation for the proper characterization of such kind of materials. Finally, a complete archaeometric study of ancient wall-paintings was accomplished by employing EDXRF, XRD, FTIR, PLM and SEM-EDS. The results of the analytical campaign allowed not only obtaining information related to the nature of the employed pigments and their possible provenance but also characterizing the supporting materials (including their mineralogical and textural description), and determining whether they follow or not the procedures explained in the classical textual sources.