Geological and hydrogeological assessment of the Brito Formation: Municipio de Tola, Nicaragua

• Published in: Hydrogeology journal Vol. 29; no. 6; pp. 2285 - 2304
• Main Authors: Adamson, James K., LaVanchy, G. Thomas, Stone, Brandon, Clark, James A., Dykstra, Stuart J., Taylor, Matthew J.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01-09-2021
• ISSN: 1431-2174; 1435-0157
• DOI: 10.1007/s10040-021-02360-w

Abstract
There are sparse hydrogeological data and insufficient hydrogeological knowledge in many areas of the world reliant on groundwater. Nicaragua’s Pacific coast is one such region that is also experiencing water scarcity resulting from increasing demand on groundwater resources and climate change. The primary source of water in the region is the aquifer system associated with the Brito Formation, which is a marine sedimentary stratum of mostly sandstone that blankets 75 km of coastline in southwest Nicaragua. This study focused on the Tola municipality with the objective to advance a conceptual understanding of the hydrogeology and to support sustainable water development. Results demonstrate a heterogeneous aquifer system with regional flow characteristics and other factors that influence groundwater availability and water quality. Primary porosity is low, and secondary porosity is the primary mechanism of aquifer storage and is influenced by geological structure and diagenesis processes. Groundwater recharge is spatially and temporally heterogeneous and direct recharge is low. Infiltration of streamflow and runoff, especially early in the rainy season, is thought to be a large component of groundwater recharge. Climate, flow and recharge dynamics, and low storage capacity make the Brito Formation a sensitive resource and vulnerable to drought, increased abstraction, and climate change. This assessment provides data and insights useful for informing future studies and investments within the region and may be applicable in other Central American and Caribbean nations with coastal sandstone aquifers.
Résumé
Dans de nombreuses régions du monde dépendant des eaux souterraines, les données hydrogéologiques sont rares et les connaissances hydrogéologiques sont insuffisantes. La côte pacifique du Nicaragua est. une de ces régions qui connaît également une pénurie d’eau en raison de la demande croissante en eaux souterraines et du changement climatique. La principale source d’eau dans la région est. le système aquifère associé à la Formation de Brito, composé d’une séquence sédimentaire marine avec principalement des grès qui s’étend sur 75 km de côtes dans le sud-ouest du Nicaragua. Cette étude s’est. concentrée sur la municipalité de Tola dans le but de faire progresser une compréhension de l’hydrogéologie à partir de sa conceptualisation et de contribuer au développement durable de l’eau. Les résultats révèlent un système aquifère hétérogène avec des caractéristiques d’écoulement régionales et d’autres facteurs qui influencent la disponibilité des eaux souterraines et la qualité de l’eau. La porosité primaire est. faible, et la porosité secondaire est. le principal mécanisme de stockage des aquifères et est. influencée par la structure géologique et les processus de diagenèse. La recharge des eaux souterraines est. spatialement et temporellement hétérogène et la recharge directe est. faible. On pense que l’infiltration via l’écoulement des cours d’eau et du ruissellement, en particulier au début de la saison des pluies, est. une composante importante de la recharge des eaux souterraines. Le climat, la dynamique des écoulements et de la recharge, et la faible capacité de stockage font de la Formation de Brito une ressource sensible et vulnérable à la sécheresse, à l’augmentation des prélèvements et au changement climatique. Cette évaluation fournit des données et des informations utiles pour éclairer les futures études et investissements dans la région et peut être applicable dans d’autres pays d’Amérique centrale et des Caraïbes possédant des aquifères de grès côtiers.
Resumen
Los datos hidrogeológicos son escasos y los conocimientos hidrogeológicos insuficientes en muchas regiones del mundo que dependen de las aguas subterráneas. La costa del Pacífico nicaragüense es una de esas regiones que también está experimentando escasez de agua como consecuencia de la creciente demanda de recursos hídricos subterráneos y del cambio climático. La principal fuente de agua en la región es el sistema acuífero asociado a la Formación Brito, que es un manto sedimentario marino de arenisca en su mayoría, que cubre 75 km de costa en el suroeste de Nicaragua. Este estudio se centró en el municipio de Tola con el objetivo de avanzar en la comprensión conceptual de la hidrogeología y apoyar el desarrollo sostenible del agua. Los resultados demuestran un sistema acuífero heterogéneo con características de flujo regional y otros factores que influyen en la disponibilidad del agua subterránea y la calidad del agua. La porosidad primaria es baja, y la porosidad secundaria es el principal mecanismo de almacenamiento del acuífero y está influida por la estructura geológica y los procesos de diagénesis. La recarga de las aguas subterráneas es espacial y temporalmente heterogénea y la recarga directa es baja. Se considera que la infiltración de los flujos de los arroyos y la escorrentía, especialmente al principio de la estación de las lluvias, es un componente importante de la recarga de las aguas subterráneas. El clima, la dinámica del flujo y la recarga, y la baja capacidad de almacenamiento hacen de la Formación Brito un recurso sensible y vulnerable a la sequía, al aumento de la extracción y al cambio climático. Esta evaluación proporciona datos y perspectivas útiles para informar sobre futuros estudios e inversiones en la región y puede ser aplicable en otras naciones de América Central y el Caribe con acuíferos costeros de arenisca.
摘要
全球范围内许多依赖地下水的地区的水文地质数据稀少且研究程度不足。尼加拉瓜的太平洋沿岸是由地下水资源需求增长以及气候变化导致的水资源稀缺地区之一。该区的主要水源是与布里托 地层相关的含水系统。 尼加拉瓜西南部海岸线延伸75 km的下伏布里托地层是以砂岩为主的海洋沉积地层。本研究聚焦于托拉市地方政府, 旨在提升水文地质概念的理解并支撑水资源可持续发展。结果显示, 具有区域流特征的非均质含水系统和其他因素共同影响地下水的可利用性和水质。含水层原生孔隙度较低, 含水层次生孔隙度是影响贮水量的主要机制, 且受地质构造和成岩过程影响。地下水补给具有时空异质性, 并且直接补给量很少。尤其在雨季初期, 地下水补给的来源主要为地表径流的入渗补给。气候、流量和补给动态以及低贮存量, 使得布里托地层成为一种易受干旱环境、抽水量增加和气候变化影响的敏感资源。该评价为该区进一步的研究和投资提供数据支撑和启示, 并可用于其他具有沿海砂岩含水层的中美洲和加勒比海国家。
Resumo
Em várias regiões do mundo dependentes das águas subterrâneas, os dados hidrogeológicos são escassos e o conhecimento hidrogeológico é insuficiente. A costa do Pacífico da Nicarágua é uma dessas regiões que também está passando por escassez de água devido ao aumento da demanda de águas subterrâneas e mudanças climáticas. A principal fonte de água na região é o sistema aquífero associado à Formação Brito, que é um estrato sedimentar marinho, em sua maior parte arenito, que abrange 75 km da costa sudoeste da Nicarágua. Este estudo concentrou-se no município de Tola com o objetivo de avançar na compreensão conceitual da hidrogeologia e apoiar o desenvolvimento sustentável da água. Os resultados demonstram um sistema aquífero heterogêneo com características de fluxo regional e outros fatores que influenciam a disponibilidade de águas subterrâneas e a qualidade da água. A porosidade primária é baixa e a porosidade secundária é o principal mecanismo de armazenamento do aquífero, influenciada por estruturas geológicas e processos de diagênese. A recarga das águas subterrâneas tem distribuição espacial e temporal heterogênea, com baixa recarga direta. Acredita-se que a infiltração do fluxo e escoamento superficial, especialmente no início da estação chuvosa, seja um grande componente da recarga das águas subterrâneas. A dinâmica entre o clima, fluxo e a recarga, e a baixa capacidade de armazenamento, tornam a Formação Brito um recurso hídrico sensível e vulnerável à seca, ao aumento da explotação e às mudanças climáticas. Esta avaliação fornece dados e percepções úteis para informar futuros estudos e investimentos na região e pode ser aplicável em outras nações da América Central e do Caribe com aquíferos costeiros de arenito.