TOMO 2 - Simposio Geotermia

PROGRAMA DE INVESTIGACIONES HDROGEOLOGICAS E HIDROGEOQUIMICAS EN EL SEGMENTO TECTONICO DE LOS VALLES TRANSVERSALES DE Ricardo Oyarzún1 ([email protected]), Patricio Luengo2 ([email protected]), Alberto Rojas3 ([email protected]), Gonzalo Galleguillos4([email protected]), Jorge Oyarzún1,5 ([email protected]) 1Centro de Estudios Avanzados en Zonas Aridas, Casilla 599, La Serena; 2 MOP-DGA ; 3Seremi de Salud IV Región; 4 UGAT Seremi de OOPP, IV Región; 5Depto. Ing. Minas, Universidad de La Serena, Casilla 554, La Serena.

El Centro de Estudios Avanzados en Zonas Aridas, CEAZA (www.ceaza.cl) fue creado el 2003 por CONICYT y el Gobierno Regional de , con participación de las universidades de La Serena y Católica del Norte, así como del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA). Una de las áreas de investigación del CEAZA es la de Hidrología y Modelos (H+M), dedicada al estudio y modelación físico-matemática de procesos hidrológicos y atmosféricos. En los párrafos siguientes se mencionan y discuten brevemente las principales líneas de trabajo iniciadas por el Grupo H+M, relativas a la zona árida de los Valles Transversales de Chile. Las Regiones de Atacama (III) y Coquimbo (IV) presentan una serie de rasgos fisiográficos comunes, propios del régimen compresivo que afecta a este segmento tectónico, manifestado en la ausencia de un valle longitudinal N-S. Relacionado a lo anterior, destaca la escasa participación areal de los terrenos de origen aluvial respecto a los afloramientos de rocas cristalinas y secuencias volcánicas con participación minoritaria de rocas sedimentarias, cuyos clastos son también de origen volcánico (Arumí y Oyarzún, 2006). En consecuencia, los sistemas de fracturas y los canales de permeabilidad secundaria constituyen elementos importantes en el almacenamiento y flujo de aguas subterráneas. El tema de la hidrogeología de macizos rocosos fracturados en zonas áridas y semiáridas reviste creciente interés internacional referido al almacenamiento de desechos peligrosos, incluidos los radioactivos (Flint et al. 2001), así como su uso para aprovisionamiento de agua. Con respecto a esto último, y a nivel local, el agua en roca desempeña un rol importante en términos del

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abastecimiento de agua para bebida y uso en riego de la población rural (ca. 10% y 20% en las III y IV Regiones). Por ejemplo, en de (30º21´S y 71º21´W), el agua obtenida de fracturas en rocas graníticas satisface las necesidades de agua para bebida y riego de unas 100 familias, principalmente dedicadas a la producción de cítricos (Luengo, 2004). En forma similar, el agua en rocas, incluida aquella obtenida de faenas mineras abandonadas, es utilizada en épocas de sequía en zonas como Combarbalá y Quebrada Santa Gracia en las Provincias de Limarí y Elqui respectivamente. Las investigaciones realizadas o en curso consideran aspectos como el estudio de la distribución, calidad, y métodos de exploración de este recurso, así como el desarrollo de obras (piques y galerías de infiltración) que permitan incrementar su flujo o inducir su afloramiento donde este no ocurre naturalmente. Otro rasgo de este segmento tectónico es la presencia de numerosos yacimientos (de Cu, Fe, Au, Ag, Mn, y otros metales) y de zonas de alteración hidrotermal asociadas con ellos. Algunos de esos yacimientos, por su carácter ácido sulfático y por sus zonas de alteración de tipo argílico- avanzado, como las de El Indio-Tambo y Pascua-Lama, presentan un importante potencial de generación de drenaje ácido (Guevara et al., 2006; Galleguillos, 2004). Al respecto, el agua subterránea desempeña un rol central en la transferencia de esa acidez, así como en la de los metales pesados disueltos, a las aguas superficiales. En el caso del drenaje superficial, cuyo pH tiende a ser alcalino, se favorece el paso de los metales del agua a los sedimentos, lo que explica, por ejemplo, que los sedimentos finos del Río Elqui contengan alrededor de 0.1% de Cu, un valor excepcional a nivel nacional o mundial (Oyarzún et al., 2003). Sin embargo, ello no ocurre en el agua subterránea, permitiendo un mayor transporte y dispersión del drenaje ácido a través del sistema de fracturas u otros canales permeables, hasta que se produce su llegada al sistema superficial. Esta materia debe continuar siendo objeto de estudio por sus posibles consecuencias en relación con los planes de cierre de yacimientos del tipo ácido-sulfático y por las futuras consecuencias de la explotación del distrito de Pascua-Lama. También el agua subterránea puede desempeñar un papel importante en la transferencia de contaminantes desde centros de procesamiento de minerales y desechos mineros (pilas de lixiviación, desmontes, relaves abandonados, etc.) al drenaje superficial. Este es el caso de la contaminación

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ferruginosa del Estero El Ingenio, afluente del Río Limarí, donde las soluciones sulfatadas ácidas generadas en la planta de la Cia. Minera Panulcillo, ubicada 5 km al norte de Ovalle, pasan a través de los sedimentos de una terraza aluvial hasta dicho estero (Rojas, 2004). La contaminación producida ha dado lugar a la formación de un depósito de 20 a 30 cm de espesor en el fondo de la quebrada, que se extiende aguas abajo hasta unos 6 km de la Planta. Su composición media incluye 15.7% Fe, 4030 g/t Cu y 710 g/t de Zn, aparte de contenidos menores de otros metales. Expresado en términos de masa, ello corresponde a unos 25 t de Cu y a 4.5 t de Zn. Aunque el material ferruginoso endurecido favorece la fijación de los metales en el Estero El Ingenio, la contaminación descrita constituye un llamado de atención respecto al rol que puede cumplir el drenaje subterráneo en la transferencia de la contaminación por metales pesados. Una cuarta línea de investigación considerada en el programa del Grupo H+M del CEAZA corresponde a las interacciones agua-roca. Ellas presentan condiciones óptimas para ser investigadas en esta faja árida, dado el menor grado de dilución del agua, así como su mayor tiempo de permanencia en el acuífero rocoso. Puesto que las formaciones volcánico-sedimentarias mesozoicas y paleogenas han sido afectadas por metamorfismo de enterramiento (Levi y Aguirre, 1981) y por alteración propilítica, ellas contienen minerales secundarios propios de esas facies de alteración. El posterior ascenso de los bloques tectónicos y la circulación de agua subterránea ha permitido la disolución de los minerales más solubles, como calcita. Esto genera un aumento de la permeabilidad secundaria de las rocas, observable, por ejemplo, en las secuencias de la Formación Quebrada Marquesa, así como la incorporación de sus iones al agua subterránea. Ello puede traducirse en efectos químicos importantes, así como en pequeñas variaciones isotópicas (Shi et al., 2001) que es interesante estudiar. El programa de investigación en hidrogeología e hidrogeoquímica del CEAZA, cuyas líneas principales han sido descritas y discutidas brevemente en los párrafos precedentes, se desarrolla en colaboración con los Departamentos de Ingeniería de Minas, Obras Civiles e Ingeniería Agronómica de la Universidad de La Serena, y en él han tenido destacada participación alumnos memoristas de la carrera de Ingeniería Civil Ambiental. También existe colaboración con CAZALAC (Centro del Agua para América Latina y el Caribe), la Dirección General de Aguas, el Departamento de Ingeniería

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Agrícola de la Universdad de Concepción (Chillán) y las universidades españolas Complutense y Rey Juan Carlos de Madrid y la de Castilla-La Mancha. REFERENCIAS Arumí, J.L.; Oyarzun, R. 2006. Las aguas subterráneas en Chile. Boletín Geológico Minero, Vol. 117, 37-45. Flint, A.L; Flint, L.E.; Bodvarsson, G.S.; Kwicklis, E.M.; Fabryka-Martin, J. Evolution of the conceptual model of unsaturated zone hydrology at Yucca Mountain, Nevada . Journal of Hydrology, Vol. 247(1-2), 1-30. Galleguillos, 2004. Efectos de la actividad minera y de las obras hidráulicas en la calidad de las aguas del Río Elqui y de sus afluentes. Memoria de Título (Inédito), Universidad de La Serena, 247 p. Guevara, S., Oyarzún, J., Maturana, H. 2006. Geoquímica de las aguas del río Elqui y de sus tributarios en el período 1975-1995: factores naturales y efecto de las explotaciones mineras en sus contenidos de Fe, Cu y As. Agricultura Técnica, Vol. 66(1), 57-69. Levi, B., y Aguirre, L. 1981. Ensialic spreading-subsidence in the Mesozoic and Paleogene of Central Chile. Journal of the Geolological Society, London, Vol. 138, 75-81. Luengo, P. 2004. Modelación numérica del flujo de aguas subterráneas en rocas fracturadas y sedimentos cuaternarios, aplicación en la cuenca de la Rinconada (Punitaqui, IV Región). Memoria de Título (Inédito), Universidad de La Serena, 139 p. Oyarzún, J., Maturana, H., Paulo, A., and Pasieczna, A. 2003. Heavy metals in stream sediments from the (Chile): effects of sustained mining and natural processes in a semi-arid Andean basin. Mine Water Environment, Vol. 22, 155-161. Rojas, A. 2004. Contenido de metales pesados en sedimentos del Estero El Ingenio, en un tramo de 6 km aguas debajo de la Planta Ovalle de la Compañía Minera Panulcillo S.A., Región de Coquimbo. Memoria de Título (Inédito), Universidad de La Serena, 134 p. Shi, J.A.; Wang, Q.; Chen, G.J.; Wang, G.Y.; Zhang, Z.N. 2001. Isotopic geochemistry of the groundwater systems in arid and semiarid areas and its significance: a case study in Shiyang River basin, Gansu province , northwest China. Environmental Geology, Vol. 40, 557-565.

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