Geóloga / En esta investigación se presentan los resultados del estudio hidrogeológico e hidrogeoquímico de aguas subterráneas en el depósito tipo pórfido de Cu-Mo Sierra Gorda, Región de Antofagasta, Chile. El objetivo es identificar los procesos de interacción agua-roca que controlan la composición de las aguas subterráneas, para aproximarse así a un entendimiento del acuífero en cuanto a las variaciones químicas que presenta en el área de estudio. Se utiliza información recopilada por la consultora VAIGS en el contexto del programa de monitoreo de calidad química y niveles de aguas subterránea, financiado por Sierra Gorda Sociedad Contractual Minera (SGSCM). Se cuenta con una base de datos, que comprende el monitoreo químico trimestral de 4 pozos de exploración (2008 a 2013) y 8 pozos tipo Casagrande (2011 y 2013). Se registran parámetros fisicoquímicos in situ así como de concentraciones de 60 elementos en el agua muestreada, información a la cual se le realiza un control de calidad (duplicados, blancos y balance iónico). Asimismo se cuenta con información geológica e hidrogeológica de los puntos de monitoreo. Se analizan los datos en cuanto a su evolución temporal, en cada punto de monitoreo, así como su distribución espacial utilizando diagramas Stiff, Durov y concentraciones relativas al ion cloruro, de elementos mayores, menores y trazas. También se realiza un tratamiento estadístico de los datos, como análisis de componentes principales y dendogramas, los que identifican tres componentes que explican la variabilidad de los elementos mayores, siendo la disolución de sales la principal causa. Cruzando los resultados hidroquímicos obtenidos con la información estructural y piezométrica existente, surge la hipótesis de un control estructural en el área de estudio (desconexión acuífero), lo cual explicaría las distintas signaturas químicas observadas entre Pampa Lina y Sierra Gorda. Las bajas permeabilidades permiten definir al acuífero como un acuitardo, sustentando la hipótesis de equilibrio termodinámico en cuanto a las reacciones químicas que tienen lugar entre el agua y la roca. Se plantean simulaciones inversas respecto de la evolución química del flujo de agua en el perfil A-A', considerando tres escenarios cuyos resultados apoyan la hipótesis de una desconexión en el acuífero. Respecto de la evolución química en el perfil A-A', se concluye que el yacimiento incide en la química del agua, controlando variaciones de Ca, SO4, Cu, etc., las que se explican por variaciones en la saturación del agua respecto del yeso, alunita, brocantita, antlerita, entre otros. Destaca la mala calidad del agua, respecto de la norma chilena de aguas para riego, en el contexto aquí analizado (etapa pre-operacional del proyecto minero), respondiendo las altas concentraciones químicas a factores naturales de interacción agua-roca.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / La existencia de un sistema geotermal requiere, aparte de una fuente de calor, que existan unidades geológicas permeables que constituyan acuíferos o reservorios y una recarga de agua adecuada al sistema. En ese sentido es fundamental conocer y estudiar los aspectos hidrogeológicos en los sistemas geotermales, en particular la interacción entre las aguas subterráneas y el gradiente térmico, de forma de anticipar el comportamiento de un sistema geotermal ante posibles escenarios de explotación y recarga. La motivación del presente trabajo de investigación radica en caracterizar la dinámica de las aguas subterráneas y modelar numéricamente los flujos y el transporte de calor en un sistema geotermal andino de alta entalpía. Esto, con el objetivo de contribuir al desarrollo creciente de la energía geotérmica en el país y por el potencial que esta representa. En particular, el trabajo se enfoca en el sistema geotérmico de El Tatio, ubicado en la Región de Antofagasta. Como hipótesis de trabajo se planteó que dicho sistema geotérmico es modelable numéricamente a través de un enfoque de flujo multifase no isotermal asumiendo un medio poroso equivalente, con permeabilidades consistentes con el tipo de roca y discontinuidades que conforman los acuíferos, permitiendo reproducir los datos registrados de temperatura y presión en el sistema. A partir de la recopilación y análisis de antecedentes hidrológicos, hidrogeológicos, topográficos y de estudios de exploración geológica y geoquímica, se elaboró el modelo conceptual del sistema, el cual constituyó la base para el desarrollo de la modelación numérica. Para la construcción del modelo numérico se utilizó: el software GMS (Groundwater Modeling System) como herramienta de creación de la grilla numérica, Microsoft Excel para el procesamiento de datos, y TOUGH2 para la resolución numérica del problema. El modelo fue posteriormente calibrado tanto en régimen permanente como en régimen transiente y luego fue sometido a un análisis de sensibilidad de los principales parámetros que condicionan el comportamiento del sistema. Los resultados indican que el modelo calibrado en régimen permanente reproduce en forma razonable los datos de temperatura y presión observados en los pozos existentes del sistema geotermal El Tatio. Esto indica que el enfoque basado en medios porosos equivalentes permite representar adecuadamente el comportamiento de un sistema cuya dinámica de las aguas subterráneas está dominada fundamentalmente por permeabilidades de tipo secundaria. El modelo calibrado permite además estudiar las respuestas del sistema ante potenciales escenarios de explotación, aunque la validez de estos resultados queda sujeta a las posibles mejoras en la calibración del régimen transiente del sistema.

En Chile, las aguas subterráneas son una fuente de gran explotación, principalmente en las zonas áridas del norte, donde prácticamente no existen aguas superficiales. Por este motivo, su buen manejo juega un rol fundamental para un desarrollo sustentable. El trabajo de Título propuesto tiene como objetivo principal analizar la factibilidad de uso de un trazador biológico, apoyado del análisis de un trazador químico. Este estudio se realizó en el Sistema Pampa Peineta, ubicado aproximadamente a 100 kilómetros al noreste de la ciudad de Calama. Con los resultados obtenidos se estimaron velocidades y direcciones de los flujos de aguas subterráneas; datos que permitieron reafirmar hipótesis de direcciones de flujo determinadas previamente por métodos clásicos, e indirectos, de la hidrogeología. Para este estudio se utilizó un trazador biológico (Bacteriófago MS2) y un trazador químico (NaCl), describiendo los procedimientos de terreno, análisis, resultados, ventajas, desventajas y costos. Los resultados obtenidos fueron muy acordes al comportamiento que posee el acuífero, presentando pequeñas variabilidades en los resultados producidos por detalles que se mencionan en los capítulos de este informe. Finalmente, a partir de la experiencia adquirida, se proponen una serie de pasos para realizar ensayos de similares características, que permita reforzar de manera más potente las hipótesis planteadas con resultados concretos, teniendo en cuenta todos los pormenores ocurridos en esta primera campaña. De este modo, con este trabajo se cuenta con antecedentes certeros para abordar un tema no muy recurrido en Chile, el uso de trazadores biológicos en aguas subterráneas.

Geóloga / El presente estudio se centró en caracterizar el funcionamiento hidráulico de las cuencas endorreicas Salar de Aguas Calientes 2, Puntas Negras, Laguna Tuyajto, Pampa Colorada, Pampa Las Tecas y Salar El Laco, ubicadas en la II Región de Antofagasta. Estas son cuencas intra-volcánicas, que se forman al este de la Cordillera Occidental, donde se desarrolla el volcanismo de arco actual, y que se caracteriza por un clima semi-árido. Los depósitos volcánicos dan lugar a la morfología particular de esta zona, que consiste en un conjunto de pequeñas cuencas hidrológicas morfológicamente aisladas, que acumulan depósitos aluviales y/o salinos del Pleistoceno-Holoceno debido a la intensa aridez del área. La recarga se produce por la infiltración de las precipitaciones, las que infiltran o escurren dependiendo de las características geológicas y geomorfológicas del terreno. Las descargas se producen en mayor proporción por evaporación desde lagunas, salares, napas someras y evapo-transpiración a partir de la vegetación que allí existe. Las zonas acuíferas existentes están limitadas a la porosidad primaria de las rocas volcánicas, la porosidad secundaria asociada a procesos de fracturamiento en este tipo de formaciones, y horizontes erosionados y meteorizados encontrados en profundidad. El agua subterránea puede interceptar la superficie en las áreas de los salares y lagunas. El acuífero principal está compuesto por ignimbrita fracturada. Se deduce la existencia de continuidad hidráulica y flujo de aguas subterráneas profundas desde Puntas Negras a Salar de Aguas Calientes 2, desde Pampa Colorada a Pampa Las Tecas y Laguna Tuyajto; y desde Pampa Las Tecas a Laguna Tuyajto. Las interconexiones del flujo de aguas subterráneas son restringidas por zonas de baja permeabilidad, ubicadas en los márgenes de las cuencas, y horizontes permeables de potencia menor, ubicados en profundidad. El modelo conceptual que se presenta puede ser replicado para todas las cuencas de la Puna de Atacama de la II Región de Chile, aunque podrían haber variaciones mayores en la química de las aguas, lo que deberá ser revisado y analizado para cada caso particular, antes de replicar el modelo.