Estudio del registro histórico del contenido de metales y metaloides en sedimentos lacustres del Altiplano de Bolivia y su relación con la minería y el fenómeno El Niño Joseline Tapia 1* y Brian Townley 2 1Facultad de Ingeniería, Escuela de Ciencias de la Tierra, Universidad Andrés Bello, Halimeda s/n esq. Talasia, Reñaca, Viña del Mar, Chile 2Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile * E-mail: [email protected] Resumen. El Altiplano de Bolivia ha sufrido históricamente completamente a fines de este siglo (García et al. 2005). fluctuaciones climáticas a una escala de tiempo interanual, variando desde condiciones estivales australes En los comienzos de la República, la minería de Bolivia extremadamente secas a extremadamente húmedas, las que han sido asociadas al fenómeno de Oscilación del Sur estaba en ruinas y no fue sino hasta mediados del siglo El Niño (ENSO). Además, a través del siglo XX, la minería XIX que la explotación de Ag mejoró y comenzó la de Sn fue la industria más importante de Bolivia, produciendo (1860). A comienzos del siglo XX la explotación de Sn cantidades importantes de Sb-Bi-Pb-Ag-Sn-W-Zn a nivel relegó a la de Ag a un segundo puesto y Bolivia se mundial. Dataciones, información histórica y el análisis de convirtió en uno de los principales productores de Sn a componentes principales (PCA) de datos obtenidos de nivel mundial. Luego de 1930 la industria del Sn fue digestiones totales, paralelas y datación de sedimentos, afectada por los precios de mercado, y a pesar de su alta permitieron proponer que durante el último siglo la demanda durante la Segunda Guerra Mundial, Bolivia lo explotación y producción de Sn ha influido en la deposición exportó muy por debajo del precio internacional (García et de Sb-Ag-Pb en sedimentos del Altiplano de Oruro y los eventos ENSO han jugado un rol importante en la al., 2005). En 1952, el gobierno creó la Corporación generación de minerales autígenos en estos sedimentos. Minera de Bolivia (COMIBOL) para crear empleo a los Además se postula que la deposición de elementos traza mineros. Durante los 50's la producción de la COMIBOL en el lago Uru Uru ha estado condicionada principalmente decreció progresivamente y luego los gobiernos a tres fuentes: geología local (rocas sedimentarias del democráticos de Bolivia fueron interrumpidos por uno Ordovícico-Silúrico-Cretácico y rocas volcánicas del militar (1964-1980). En los 70's, un aumento del precio Plioceno a actuales), formación de minerales autígenos internacional del Sn implicó una mejora en el sector bajo la influencia de eventos ENSO, y menas y gangas de minero y se construyó la Fundición de Vinto en 1971 para origen minero; mientras, los sedimentos de la laguna Cala tratar los concentrados de Bolivia localmente. En 1985 el Cala, sitio de referencia, podrían asociarse principalmente a la geología local. mercado del Sn colapsó y la participación del Estado en la minería se redujo drásticamente (García et al. 2005). En Palabras Claves: Oruro, Altiplano, contaminación, 1987 la actividad minera se redujo al mínimo y desde sedimentos, ENSO, análisis de componentes principales entonces este sector se ha recuperado, diversificando la producción. Actualmente, Bolivia es el tercer productor de Sb del mundo, cuarto de Sn y Zn y sexto de W (Arce- 1 Introducción: h istoria minera de Oruro y Burgoa y Goldfarb, 2009). eventos ENSO Además de la minería histórica, la cuenca intermontana del El Departamento de Oruro, localizado en el Altiplano de Altiplano ha sufrido avances y retrocesos glaciares Bolivia es una de las áreas más mineralizadas e periódicos resultando en fases lacustres de gran amplitud inexploradas del mundo (Arce-Burgoa y Goldfarb, 2009; en el norte y centro del Altiplano (Lavenu, 1992; Fornari et García, 2006; Tapia et al., 2012). Los orígenes de la al., 2001). Las cuencas lacustres desde la más vieja a la minería datan de las civilizaciones Tiwanacu (2,000 BC- más joven son conocidas como los paleolagos Mataro, 1,200 AC) e Inca (1,380-1,550 AC). Luego de la conquista Cabana, Ballivian, Escara, y Minchin y Tauca (Lavenu, española, se descubrió Au en Cochabamba y Ag en Poopó 1992; Fornari et al., 2001). Estos cambios en los niveles (Oruro) y Potosí (García et al. 2005). La primera mina lacustres se cree son debido a cambios climáticos de gran colonial de Ag se localizó en Oruro, pero luego del escala (Baker et al., 2001; Syvestre, 1997). Además, descubrimiento de Cerro Rico (1554), Potosí se convirtió históricamente el Altiplano ha sido afectado por en la principal productora de este elemento y Bolivia la fluctuaciones climáticas interanuales, experimentando una principal productora de Ag a nivel mundial (1553-1825). fuerte variabilidad en las precipitaciones durante el verano Después de mediados del siglo XVIII la explotación de Ag austral, esta variabilidad ha sido estudiada en numerosas comenzó a experimentar dificultades y declinó oportunidades (e.g., Garreaud et al., 2003) y se ha asociado 814 al fenómeno de El Niño (ENSO). Estudios realizados en el Altiplano concluyeron que períodos El Niño (fase cálida de Todos los datos (TMC + resultados de fracciones ENSO) tienden a ser secos, mientras que La Niña (fase fría extraíbles) fueron estudiados estadísticamente a través de de ENSO) a menudo se asocia con condiciones húmedas. coeficientes de determinación (R 2). Pocos elementos estuvieron asociados (se consideró que estaban relacionados con R 2≥0,6) a través de este análisis. Los 2 Metodología de trabajo elementos y fracciones relacionadas a través de R 2 fueron sometidos a un PCA. 2.1 Zona de muestreo y metodología A través del PCA se determinó que la varianza del sector El área de estudio se sitúa en el lago Uru Uru, Altiplano de norte del lago Uru Uru está principalmente explicada por Bolivia, y laguna Cala Cala, cordillera Oriental (para más fracciones reactivas (35%), no-reactivas (23%) y minería detalles leer Tapia et al., 2012). Esta zona se caracteriza (15%). La parte sur del lago Uru Uru está importantemente por presentar una temporada seca (DS) y una de lluvias controlada por sedimentos reactivos (50%), mientras que la (WS). Se muestrearon tres sitios de estos lagos (norte y sur minería explicó un 20% de la varianza. Los sedimentos de del lago Uru Uru y centro de la laguna Cala Cala) en 2008 la laguna Cala Cala se caracterizaron por ser muy y 2009 durante la DS y WS. En estas campañas de diferentes de los del lago Uru Uru y claramente dominados muestreo se extrajeron 5 testigos de sedimento de los que por fracciones no-reactivas, con impacto menor de la se obtuvo un total de 91 muestras de sedimento. En el minería. laboratorio fueron secadas a 50°C y luego homogeneizadas con un mortero de ágata (detalles en Tapia 2011). El comportamiento y los cambios en la deposición de los metales y metaloides en los sedimentos del lago Uru Uru Los sedimentos del sur del lago Uru Uru fueron datados demostraron ser muy variables y probablemente por 210 Pb, 137 Cs y 241 Am. Los sedimentos del norte y de la dominados por fracciones reactivas. La explotación minera laguna Cala Cala también fueron datados pero los datos no explica la variabilidad en la deposición de algunos fueron confiables debido a que el norte del lago Uru Uru elementos en los sedimentos, sin embargo, así como fue ha sufrido ausencia de la columna de agua y la laguna Cala demostrado por los resultados de las digestiones selectivas, Cala está muy bioturbada. las principales menas del Altiplano de Bolivia se presentan de forma residual (sobre 80%, exceptuando Sb y Pb), no El análisis geoquímico de muestras de sedimento se realizó implicando nuevas reacciones químicas y liberación al utilizando técnicas de sala limpia (clean room) siguiendo medio acuoso luego de su deposición (inocuos). Pero las métodos descritos en detalle en la literatura (Audry, 2003; gangas Cd y As son altamente reactivas, lo que podría Schäfer y Blanc, 2002; Schäfer et al., 2002). Todos los explicarse debido a que se arrojan al medio ambiente en análisis incluyeron blancos y materiales de referencia menor tamaño y con mayor área disponible para reaccionar certificados (e.g., LKSD-1 & LKSD-3). La precisión (muy peligrosas). estuvo en un 5% de los valores certificados y el error analítico (desviación estándar relativa) generalmente fue Los resultados de dataciones, estadística e historia de la mejor que el 5% para concentraciones 10 veces mayores minería en Bolivia han permitido concluir que durante el que los límites de detección. El particionamiento en estado último siglo la explotación y producción de Sn se ha sólido (SSP) fue determinado a través de extracciones asociado a la deposición de Sb-Ag-Pb en sedimentos del paralelas siguiendo la metodología de Tessier et al. (1979). Altiplano de Oruro y los eventos ENSO han jugado un rol importante en la generación de minerales autígenos en estos sedimentos. Además se postula que la deposición de 3 Resultados y discusiones elementos traza en el lago Uru Uru ha estado condicionada principalmente a: geología local (rocas sedimentarias del Las dataciones por 210 Pb del testigo sur muestran una tasa Ordovícico-Silúrico-Cretácico y rocas volcánicas del de sedimentación constante de aproximadamente 0.3 cm Plioceno a actuales), formación de minerales autígenos por año, información similar a la obtenida por 137 Cs. El bajo la influencia de eventos ENSO, y menas y gangas de registro de tiempo abarca aproximadamente 120 años (Fig. origen minero; mientras, los sedimentos de la laguna Cala 1). En este período se determinaron dos tendencias Cala, podrían asociarse principalmente a la geología local. principales en relación a los perfiles de contenido metálico total (TMC).