Memoria para optar al título de Geólogo / El presente trabajo corresponde al estudio hidrogeológico realizado en la cuenca del lago Villarrica, en la región de La Araucanía, durante el año 2018, en el marco del desarrollo de los antecedentes técnicos para el plan de descontaminación de dicho lago. Este plan se inicia debido a los crecientes problemas de eutrofización que este lago presenta, debido al exceso de nutrientes. Esto se expresa en proliferaciones algales, que disminuyen la calidad de las aguas y traen problemas estéticos al lago y posiblemente de salud. Las proliferaciones algales no dependen sólo de los aportes de nutrientes, sino que factores climáticos también tienen una alta influencia. Sin embargo, la dependencia de los organismos del fósforo podría ayudar a determinar a este elemento como limitante para el crecimiento de las algas. El trabajo se basa en el análisis de 35 muestras de agua, 24 superficiales y 11 subterráneas, para comprender los procesos fisicoquímicos de los recursos hídricos que alimentan al lago Villarrica. Los resultados muestran aguas bicarbonatadas de buena calidad, tanto para consumo como para riego, debido a su baja mineralización, evidenciada en la concentración de sólidos disueltos (92 mg/L en promedio), la baja conductividad (80 µS/cm en promedio) y un pH cercano a neutro, variando entre 6.22 y 8.92. La química de las aguas es bastante homogénea, ya que todas son bicarbonatadas mixtas. Esto junto a la alta transmisividad de la zona (963 m2/día en promedio) permite inferir que las aguas superficiales y subterráneas están estrechamente relacionadas, y que los tiempos de residencia de las aguas en la cuenca probablemente sean cortos. Se requieren más estudios aún, pero en base a las estimaciones de aportes de fosfato y nitrato de este trabajo hay una posibilidad de que los aportes a través de aguas subterráneas sean significativos. Los resultados del análisis de componentes principales de las muestras indican que hay tres principales grupos: el primero relacionado a la interacción roca-agua, el segundo con el material volcánico de la zona, y el tercero con los aportes de nitrato. Se requieren más análisis, principalmente isotópicos, que puedan indicar con mayor seguridad las fuentes de los aportes de nutrientes.

Memoria para optar al título de Geólogo / La caída de material extraterrestre es un hecho constante, que se da en lugares y momentos aleatorios alrededor de todo el mundo y cuyas características pueden variar notoriamente entre ellos. El desierto de Atacama debido a su muy bajo nivel de humedad y presencia de agua líquida, entre otras cosas, es un lugar destacado para la búsqueda y recolección de estas rocas, cuyo momento de llegada a nuestra superficie pudo ser hace un par de días como hace miles de años. Los condritos son el tipo de meteorito más común, petrológicamente con varias similitudes con las rocas ultramáficas terrestres, sin embargo, su proceso de formación sería más complejo y a día de hoy mayormente incierto. Los modelos de formación planteados hasta hoy están basados en estudios centrados en un tipo particular de condrito (carbonáceo), cuyas dataciones entregan una edad levemente mayor que la de los condritos ordinarios, lo cual, sumado a sus diferencias de abundancias elementales, puede poner en cuestionamiento hasta qué punto el origen es compartido. El estudio detallado aquí entrega toda la información petrográfica y químico-mineralógica que permite clasificar un conjunto de meteoritos hallados en el desierto de Atacama, que serán añadidos al repositorio chileno de meteoritos. Estos datos permiten corroborar que corresponden a dos grupos distintos de condrito ordinario (H y L), con distintos estados de choque en sus cuerpos parentales y sufrido distintos grados de meteorización. MIAs fueron encontradas en algunos cóndrulos y fragmentos de olivino. Fases hijas como glóbulos de sulfuro cuyo contenido de azufre es mayor que los sulfuros externos son asociados a cambios post atrapamiento y fases entrampadas como cromita, reflejan la composición y condiciones del fundido que dio origen al mineral. La coexistencia de fases y abundancias químicas apoyan un régimen de formación tranquilo, dentro de una nebulosa solar en enfriamiento en la cual cada componente se mantiene dentro del sistema disponible para futuras reacciones. El desequilibrio entre la fase vítrea y el huésped correspondería a un intercambio Ca-Na, posible solo bajos ciertas condiciones de temperatura. Se plantea finalmente un proceso de condensación en equilibrio en un gas enriquecido 100 veces en composición solar y con una tasa de enfriamiento distinta a la del reservorio de condritos carbonáceos.

Memoria para optar al título de Geólogo / El siguiente trabajo de titulación tiene como objetivo hacer una revisión general del modelo geológico de la mina Cerro Blanco propiedad de Polpaico SA con el fin de aportar a la producción de la mina. Este estudio está dividido en tres ejes principales. Primero se presentan los antecedentes geológicos de la mina Cerro Blanco. Las unidades presentes corresponden a: Unidad Clástica Inferior, Unidad Calizas de Polpaico y un intrusivo Hipabisal Verde. Las unidades estratificadas son asignadas a la formación Las Chilcas por Thomas en el año 1958, y se les asigna una edad albiana por microfósiles por Gallego en 1992. La secuencia sedimentaria forma un domo de pendientes suaves no mayores a 20° tanto EW como NS aproximadamente. Las estructuras que predominan en la zona son fallas normales con dirección aproximada EW, con movimientos de hasta 25 metros en la vertical. Segundo, se realizó un análisis de microfacies calcáreas con 20 cortes transparentes de rocas distribuidas en toda la mina, con la finalidad revisar la asociación microfacies descritas por Gallego en 1994 para este sector. El ambiente asignado por la asociación de microfacies corresponde a un ambiente de plataforma marina sobre el nivel de olas de tormenta pero bajo el nivel de olas normal. En este trabajo se describieron siete nuevas microfacies que corresponderían al mismo ambiente descrito por Gallego (1994), encontrándose nueva evidencia de bioclastos como la presencia de braquiópodos punctuae, ooides y espículas de esponja marina que confirman el ambiente marino somero de plataforma marina sometido a retrabajo constante por eventos esporádicos de tormentas y otros eventos. Y tercero, una estimación de recursos geológicos enfocada en la zona con actividad productiva de la mina Cerro Blanco y la zona prevista para la expansión de su botadero de estéril. En este trabajo se realizaron tres perfiles de dirección N10W, estimándose más de 4 millones de toneladas para el sector de influencia de los perfiles. En la zona de expansión del botadero de estéril por su parte se estimó una cantidad de recurso cercana a las 800 mil toneladas de caliza con una ley del 73%. Los resultados de este estudio establece la presencia de recursos importantes para la empresa Polpaico SA en el sector que se busca emplazar la expansión del botadero de estéril de la mina Cerro Blanco.

Memoria para optar al título de Geóloga / La presente investigación tiene por objetivo establecer un modelo conceptual del comportamiento de los fluidos geotermales en su recorrido por la planta geotérmica Cerro Pabellón ubicada en la región de Antofagasta. La planta está compuesta por dos unidades de una potencia instalada bruta de 24 MW cada una por un total de 48 MW de capacidad y en operación es capaz de producir alrededor de 340 GWh al año. Con el modelo conceptual se pretende poder predecir la precipitación de diversas fases minerales procedentes de los fluidos extraídos de los pozos de producción e identificar los puntos en que se concentrarían los precipitados. Para esto se analizaron muestras de los precipitados extraídos de las tuberías de la planta Cerro Pabellón caracterizando la morfología y mineralogía con el fin de identificar las fases minerales predominantes del precipitado formado a partir de los fluidos geotermales. Al mismo tiempo, a partir de la composición promedio del fluido otorgada por Geotermica del Norte S.A. (Grupo Enel Green Power), se implementaron simulaciones geoquímicas usando el software PHREEQC. Este predice la variación de las concentraciones de los elementos en función parámetros termodinámicos, calculando las fases minerales predominantes y los cambios de pH y temperatura. Este trabajo inició con una campaña de terreno para entender el funcionamiento de la planta Cerro Pabellón. Por otra parte, se llevaron a cabo diversos análisis de las muestras de los precipitados, otorgadas por ENEL Green Power utilizando microscopio electrónico de barrido (SEM), para determinar la morfología y la mineralogía presente de las muestras de solidos encontradas dentro de la tubería de la planta. Además, se modeló el comportamiento del fluido geotérmico a partir de las variaciones termodinámicas existentes dentro de las tuberías de la planta de Cerro Pabellón. Las dos muestras de los sólidos encontrados en las tuberías que dirigen el fluido hacia los pozos de reinyección, presentan minerales como el oropimente (As2S3), estibina (Sb2S3), hematita (Fe2O3), óxidos de hierro, pirita (FeS2) y oro nativo (Au). Considerando esta mineralogía, se reprodujeron las condiciones termodinámicas de los fluidos en su recorrido por la planta. Los resultados obtenidos permitieron elaborar un modelo conceptual que representa el comportamiento del fluido geotérmico de la planta, ilustrando los cambios de pH y la variación de los índices de saturación de la pirita, oropimente, estibina, hematita y sílice dentro de la planta. Las simulaciones indican que, oropimente, sílice, estibina, hematita y pirita son los minerales con índice de saturación positivo, los cuales serían los precipitados predominantes dentro de la planta Cerro Pabellón.

Memoria para optar al título de Geóloga / El drenaje ácido, sea natural o asociado a actividades mineras, se debe a la oxidación de sulfuros. Un proceso que genera pH ácidos y, elevadas concentraciones de metales en las aguas, creando un grave problema medioambiental. La presencia de sulfuros en Chile es común y, los procesos de interacción de las aguas con éstos puede ser el origen de fenómenos de drenaje ácido natural. En el sector de Campos de Ahumada, a unos 20 km al noreste de la ciudad de Los Andes, en el marco del proyecto FONDECYT 1170569, se ha estudiado una zona con alteración hidrotermal y, aguas con pH ácidos y una química distinta a la de los sectores aledaños. Para estudiar los procesos que afectan a las aguas de la zona, se recolectaron 12 muestras de agua y 26 muestras de roca. Las muestras de aguas fueron analizadas para aniones, cationes, elementos trazas e isótopos estables, además de medir sus parámetros fisicoquímicos in situ. 21 muestras de roca fueron analizadas mediante difracción de rayos X y 5 mediante disolución de muestras sólidas. En el área de estudio, las aguas son sulfatadas cálcicas, con pH entre 3,98 y 7,3, donde 10 de las 12 muestras tienen pH ácido inferior a 7. Además, presentan grandes cantidades de hierro y manganeso, con valores de hasta 7003 ppb y 1098 ppb respectivamente. Estas aguas son utilizadas por la población local, por lo cual se calculó el riesgo potencial asociado a su consumo, calculando el coeficiente de salud (THQ) definido por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. Las rocas alteradas constan principalmente de cuarzo, moscovita, caolinita e illita, con óxidos de hierro y manganeso. Estos datos, junto con los de las aguas, se han usado para realizar simulaciones geoquímicas (Phreeqc) para reproducir la composición química medida. Los resultados indican disolución de silicatos y oxidación de pirita. La oxidación de pirita es lo que causa el pH ácido y las elevadas concentraciones de hierro y sulfato, lo que genera ácido sulfúrico, acelerando la disolución de plagioclasas. Los resultados, resumidos en un modelo esquemático, indican que las precipitaciones (lluvia y/o nieve) se infiltran por fracturas, interactúan con las rocas frescas y alteradas por diferentes recorridos y, afloran asociadas a fracturas y a material no consolidado. Si bien no es recomendable el consumo constante de estas aguas, se destaca que este drenaje ácido es de carácter local. / FONDECYT Nº1170569 y FONDAP N°15090013

Memoria para optar al título de Geólogo / La isla Robinson Crusoe (UTM 17H 699754 m E, 6275490 m N) corresponde a relictos de un complejo volcánico de intraplaca perteneciente a la Dorsal de Juan Fernández, un ridge asísmico de orientación aproximada E-W ubicado en la placa de Nazca. Se compone principalmente por secuencias basálticas, escasos niveles sedimentarios y un intrusivo félsico. Este cuerpo denominado Intrusivo Punta Larga (IPL) aflora en la península suroccidental de la isla (UTM 17H 693961.98 m E, 6274247.52 m S) y comprende una anomalía magmática dentro del complejo volcánico. En el presente estudio, se realiza un estudio petrográfico y geoquímico del IPL, que junto a un análisis de geocronología U-Pb en circones y termocronología U-Th/He en apatitos busca interpretar petrogenéticamente este cuerpo, junto con entregar tasas de erosión a largo plazo, para así comprender el significado del IPL dentro de la evolución geológica de la isla Robinson Crusoe. El Intrusivo Punta Larga corresponde a un conjunto de afloramientos discretos de rocas ígneas intrusivas clasificado como sienitas de clinopiroxeno. Se compone de cristales de plagioclasa ricas en calcio con bordes recrecidos de plagioclasa sódica y fracturas con relleno de ortoclasa, además de ortoclasa, clinopiroxeno y menor cuarzo. La roca albergadora corresponde a la Secuencia Punta Larga, unidad volcánica más antigua presente en la isla Robinson Crusoe. Es cogenético con la etapa de volcanismo tipo escudo presente en la isla y su proceso petrogenético dominante corresponde a una cristalización fraccionada de plagioclasa cálcica y clinopiroxeno, influenciada por un proceso de fraccionamiento de olivino y en menor medida de óxidos de Fe-Ti y apatito en los estadíos tempranos del sistema magmático El análisis conjunto de edades U/Pb en circones y U-Th/He en apatito indica que este cuerpo se cristaliza hace aproximadamente 3.8 Ma, emplazándose de forma somera a una profundidad entre 1.425-1.9 km aproximadamente, dentro o levemente por debajo de la zona de retención parcial del He para el sistema U-Th/He en cristales de apatito. Se infiere una tasa de erosión mínima con un rango entre 0.375-0.5 Km/Ma.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geología / La actividad geotermal es registrada en los depósitos de sínter silíceo, que se forman cuando aguas termales se descargan y enfrían rápidamente en superficie. La formación de sínter silíceo entrampa microbios que viven en aguas termales, así como también material vegetal. La preservación de ésta materia orgánica permite la datación mediante 14C en sistemas geotermales activos como El Tatio en el norte chileno. A pesar de ser el tercer campo de géiseres más grande del mundo, después de Yellowstone en Estados Unidos, y El Valle de Géiseres en Kamchatka, la edad absoluta de este sistema geotermal permanece sin constreñir. El campo de géiseres El Tatio está localizado en el altiplano chileno, a una altitud de más de 4.200 metros sobre el nivel del mar, y sus condiciones climáticas extremas como la alta tasa de evaporación, gran amplitud térmica, y alta radiación UV, resultan en un ambiente único análogo a la Tierra primitiva y Marte. En este estudio, la edad de los depósitos de sínter silíceo de El Tatio es determinada mediante 14C en 21 muestras de superficie usando espectrometría de masas con acelerador. Con el objetivo reconstruir la evolución de la formación de sínter silíceo, la estrategia de muestreo incluyó la colección de muestras en perfiles estratigráficos de afloramientos de sínter fósiles. Las edades varían de 15,042 ± 30 a 230 ± 35 años B.P., indicando que El Tatio ha tenido una descarga activa de aguas termales por al menos 15.000 años. Estas edades son utilizadas para determinar la tasa de precipitación en El Tatio, que fue calculada entre 0,14 and 2,57 kg/años/m2. Estos valores están entre las más altas tasas de precipitación medidas en sistemas geotermales y son consistentes con experimentos de precipitación in situ en El Tatio (0,84-2,92 kg/años/m2). Los resultados indican que las condiciones ambientales extremas en el Altiplano Chileno, i.e., alta tasa de evaporación y enfriamiento de las aguas termales, junto con una gran amplitud térmica, han jugado un rol fundamental en la construcción y preservación de los depósitos de sínter silíceo. La mineralogía de las muestras de sinter silíceo fue determinado utilizado difracción de rayos X y espectroscopia Raman, mostrando que las fases minerales presentes en los sinter fósiles son dominantemente ópalo-A y ópalo-A/CT, reflejando un general bajo grado de diagénesis. Estos resultados apuntan a una compleja evolución mineral en el Tatio, donde la maduración de sílice está asociada a procesos de disolución-reprecipitation. Este estudio resalta la importancia de un mejor entendimiento de la evolución de la formación de sinter silíceo en sistemas geotermales y explora el uso del radiocarbono como una herramienta novedosa para constreñir las tasas de precipitación, Además, este estudio enfatiza el impacto de las condiciones ambientales en la precipitación de sílice en los sistemas geotermales andinos. / Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (CEGA),Proyecto FONDAP-CONICYT 15090013, y por el Núcleo Milenio Trazadores de Metales NC130065

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geología / El presente trabajo se centra en el uso de isótopos estables y trazadores antropogénicos para investigar el origen, los tiempos de residencia y la evolución de las aguas termales en el Complejo Volcánico Lonquimay-Tolhuaca, ubicado en la parte central de la Zona Volcánica Sur. Veinte muestras de agua subterránea, surgiendo en un amplio rango de temperaturas (8-96°C), son analizadas para determinar su composición química, incluyendo elementos mayores, razones isotópicas (δ2H, δ18O, δ13CTDIC) y la concentración de clorofluorocarbonos (CFCs) y hexafluoruro de azufre (SF6) disueltos. Adicionalmente, se presenta un compilado de toda la información disponible sobre la composición isotópica de la precipitación en la región de la Araucanía. Mediante un modelo de fraccionamiento de Rayleigh aplicado a los isótopos de oxígeno, se logra constreñir la elevación a la cual se produce la recarga del sistema. Los valores de δ13CTDIC en las aguas indican la adición de CO2 del suelo a una fuente de origen atmosférico en la mayoría de las muestras. No obstante, procesos de ebullición y desgasificación magmática se evidencian en las surgencias termales ubicadas en los flancos de volcanes. La composición isotópica de las aguas termales, una vez calentadas en profundidad, es modificada posteriormente por procesos de desgasificación de CO2 y precipitación de carbonatos durante su ascenso. Todas las muestras de aguas termales presentan concentraciones bajas pero detectables de CFC-11, CFC-12, CFC-113 y SF6, lo que sugiere la adición de una pequeña fracción (2 a 22%) de agua meteórica moderna al sistema. La temperatura de surgencia de las aguas termales en el Complejo Volcánico Lonquimay-Tolhuaca se relaciona directamente con la distribución de edad en las muestras. Estas diferencias en los tiempos de residencia se atribuyen a los distintos mecanismos de circulación de cada tipo de agua: por un lado, las aguas frías poseen tiempos de residencia cortos y evidencian una circulación somera a través de un medio poroso, mientras que las aguas termales poseen tiempos de residencia mayores y evidencian un flujo canalizado a través de zonas de falla. El flujo de las aguas termales a través de estos conductos de alta permeabilidad vertical impide que sean diluidas con agua meteórica durante el ascenso. Los datos de este estudio confirman que las redes de fallas y fracturas con distintas orientaciones ejercen un control sobre los tiempos de residencia, el ascenso y las tasas de mezcla de distintos fluidos en este segmento de la Cordillera de los Andes, determinando así su composición química e isotópica. Asimismo, nuestros resultados muestran que el análisis geoquímico e isotópico convencional, en conjunto con el uso de trazadores ambientales (incluyendo los trazadores antropogénicos, CFC y SF6) son una poderosa herramienta para entender la dinámica hídrica de los sistemas geotermales. / Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (CEGA), proyecto FONDAP-CONICYT 15090013, y por el Núcleo Milenio Trazadores de Metales NC130065