Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias, Mención Geología / Núcleo Milenio Trazadores de Metales NC 130065 y por el programa Piensa Minería de Codelco-Tech / 31/07/2021

Geóloga / Este trabajo tiene su desarrollo en La Unión Inferior, un sector del depósito Río Blanco caracterizado por poseer una concentración de cobre promedio >1,5%, bastante superior al de la mina subterránea (0,9%). Por este motivo, a las unidades litológicas que lo comprenden, se les conoce -en su conjunto- como Cuerpos de Alta Ley (CAL). Se realiza una caracterización general del sector que contribuye a futuros mapeos, tratando de dilucidar los factores que contribuyeron a dichas concentraciones anómalas de cobre. Para ello se han tomado muestras de galerías, asociadas a los caserones W01 y W02, y de tres sondajes (4853, 4898 y 5375) para la realización de descripciones petro-calcográficas. De datos de mapeos previos (DDH-620 y 5039) se relaciona tipos de alteraciones hidrotermales con: (a) información de análisis químicos de concentraciones de cobre total (CuT) y con (b) sulfuros de cobre predominantes. Datos de análisis QEMSCAN (Quantitative Evaluation of Materials by Scanning Electron Microscopy) se han utilizado para ver asociaciones de calcopirita y bornita con mineralogía secundaria y de mena. La ocurrencia de la mineralización es predominantemente diseminada, en cúmulos (<3mm), en microvetillas y vetillas (en orden de relevancia). La sobreimposición de la alteración sericita gris-verde (SGV) a la potásica (biotítica y feldespática) y su mineralogía de mena sulfurada hipógena evidencia una alteración transicional potásica-sericítica de alta temperatura (<550ºC). Sin embargo, en andesitas y granodioritas, se observó además la asociación corindón-sericita con presencia de andalucita, asociación que derivaría de una hidrólisis temprana previa a la alteración SGV, dada su alta temperatura (~550ºC), la que se habría originado a partir de fluidos magmáticos-hidrotermales. En cuanto a las condiciones de formación, caben en el rango de intermedia a alta sulfuración. Se establece que el control de la mineralización es fundamentalmente hidrotermal. Las leyes de CuT fluctúan del mismo modo en que lo hace la presencia de la alteración SGV en más de 1000 metros de sondaje, ya que sin importar la unidad litológica, el patrón permanece. Los CAL se caracterizan por las unidades litológicas mineralizadas: Andesita, Granodiorita Río Blanco, Brecha de Turmalina, Brecha Polvo de Roca, Brecha de Sílice-Feldespato Potásico y Brecha de Pórfido; todas las unidades previas a la intrusión del Pórfido Don Luis. Aunque las unidades litológicas no sean el control de las concentraciones de cobre, constituyen un factor importante en cuanto al nivel de alteración que puedan sufrir, dada la composición y la permeabilidad que posean.

Geólogo / Estudiar las condiciones geológicas y geomorfológicas en que se desarrollan los cultivos de vid se ha convertido en algo de gran importancia este último tiempo, debido al amplio desarrollo de la industria vitivinícola en Chile durante la última década. Las dos viñas que comprenden el presente estudio se ubican en Tapihue y Malvilla, ambas en la V Región de Valparaíso, Chile, y están inmersos en la Cordillera de la Costa. La primera se caracteriza por estar emplazada en una zona cuyo rasgo geomorfológico más importante es su ubicación en un sector de piedemonte, mientras que la segunda área se encuentra en una superficie correspondiente a terrazas de marinas pleistocenas incididas por la red fluvial activa. En ambas localidades se observan zonas de depósitos coluviales, pero es en Tapihue en que éstos influyen directamente en los suelos de las plantaciones, no así en Malvilla, lugar en que estos depósitos se encuentran bajo el nivel de los cultivos. De estos rasgos, se desprenden diversas propiedades de los suelos, los que les confieren diferentes características, como son la pendiente, la litología, la granulometría de los suelos, entre otras. Para este estudio, se realizó un mapeo de ambas regiones junto con un reconocimiento de los rasgos geomorfológicos más importantes y la toma de muestras y análisis granulométrico de los suelos en cuestión. La principal diferencia de los rasgos geomorfológicos entre ambas zonas es que las viñas ubicadas en Tapihue se encuentran en equilibrio con su nivel base local, mientras que en Malvilla las viñas se encuentran por sobre su nivel base local. Los resultados indican que, en comparación, ambas zonas presentan similares pendientes, variando de plano a ligeramente escarpadas (0-25° en las zonas de cultivos) llegando incluso a 50° en zonas de la Cordillera de la Costa y algunas quebradas, como la del Estero El Sauce en Malvilla. Petrológicamente, existen diferencias litológicas, estando la zona de Tapihue formada por granodioritas y tonalitas, mientras que el área de Malvilla posee rocas sedimentarias, gneises y dioritas. Otro resultado importante obtenido mediante tamizaje, es que los suelos, en primer orden, serían aptos para los cultivos, ya que poseen arena y guijarros predominantemente (80%) y limo/arcilla en menor cantidad (20%), lo que favorecería el drenaje. Por último, se observó en terreno que ambas zonas presentan suelos generados in-situ en los sectores en que se realiza el cultivo, lo que confirma la hipótesis de que estos suelos son de tipo autóctono.

Geólogo / La unidad Lavas Las Pataguas, ubicada en el límite entre la V Región de Valparaíso y la Región Metropolitana, es una expresión de volcanismo Mioceno en el antearco de Chile Central, área denominada Zona de Transición debido al contraste en la geometría de la convergencia al sur y norte de esta área. Tiene una distribución areal de 1,235 km2, volumen expuesto de 0,06 km3 y sin indicios de un centro emisor. Nuevas dataciones 40Ar/39Ar confirman su edad Mioceno Inferior (ca. 18,5 Ma) y la ubican, temporalmente, entre el miembro medio y superior de la Formación Farellones, pero estando a más de 85 km al oeste de dicha formación. Además, tiene una afinidad alcalina y notable enriquecimiento en tierras raras livianas, lo cual es una característica no observable en las unidades del arco de Chile Central. Análisis geoquímicos y petrográficos definen a la unidad como una traquiandesita basáltica de olivino y escaso clinopiroxeno. Los fenocristales de plagioclasa tienen zonación normal de andesina a labradorita, los olivinos tienen una composición promedio de Fo69 y los clinopiroxenos son definidos como augitas. La masa fundamental está compuesta por plagioclasas en zonación normal de anortoclasas a andesinas, olivinos con composición promedio de Fo46, augitas y titanomagnetitas. Análisis con geotermómetros indican que los olivinos cristalizaron primero (1200°C), seguidos por las augitas (1050°C) con coeficientes de distribución que sugieren equilibrio con el líquido, por lo que el bajo número magnésico y el relativamente alto contenido de sílice se habría originado por cristalización fraccionada y diferenciación de las fases primarias, favoreciendo, también, las bajas concentraciones de Ni y Cr. Las plagioclasas, en cambio, sugieren aparente desequilibrio, lo cual explicaría la frecuente zonación normal y la presencia de titanomagnetitas con Cr en contacto con estas. Las anomalías negativas de Nb, Pb y Ti y los altos contenidos de LILE se explican por un proceso de erosión por subducción típico en esta posición occidental. La fusión parcial, en tanto, debe haber ocurrido por fracturas y fallas singulares en la placa, al ser un segmento transicional de esta, mientras que las razones Ba/La<20 y K/Ba~20, el enriquecimiento en tierras raras livianas y los altos contenidos de HFSE se explicarían por un manto metasomatizado, lo cual se condice con la hipotética fuente petrogenética y los datos isotópicos. Los túmulos tipo flow-lobe tumuli y la ausencia de fases piroclásticas y de rasgos de un centro eruptivo indican un flujo lávico con emplazamiento fisural desde la Falla Río Maipo y con dirección al este.

Ingeniera Civil / En Chile, para la planificación de un embalse de riego se realiza la modelación del proyecto con la finalidad de definir el área a cultivar dada una distribución. A esta área se le debe asegurar una 85% de seguridad de riego. La seguridad de riego es un criterio particular de confiabilidad de suministro hídrico, que posee su propia definición de falla. Las entregas del embalse, con las que se calcula la seguridad de riego, se definen por la regla de operación estándar. El inconveniente de aplicar el indicador de seguridad de riego es que es conservador en cuanto a los déficits que permite y no se adapta a los diferentes tipos de cultivo. Es por esto que se estudia la definición de seguridad de riego como criterio, en contexto con el desempeño económico del embalse. En el presente estudio, para evaluar la seguridad de riego se utilizan los conceptos de magnitud de falla, frecuencia de falla y daño asociado considerado como el beneficio no obtenido. A las entregas del embalse se les asigna un beneficio económico, ligado a los cultivos en producción a partir de una curva de demanda de agua de riego. El beneficio agrícola no se comporta de manera lineal por lo que, dependiendo de la magnitud de los déficits respecto a la demanda hídrica de los cultivos, se obtienen diferentes beneficios. Para evaluar cómo se relaciona la seguridad de riego con la distribución de los beneficios se simulan series sintéticas de caudales mensuales en un modelo operacional. Se opera el modelo para dos situaciones, una con regla de operación estándar y otra bajo una regla con Hedging de dos puntos, la cual induce déficits pequeños en el tiempo presente para evitar déficits más severos en el futuro. Posteriormente, se evalúan las series de entregas resultantes del modelo según indicadores de desempeño y se estiman el daño económico asociados. Se aplica el modelo al embalse en proceso de licitación, Las Palmas, ubicado en la Región de Valparaíso. Se proyecta que este embalse sea lateral por lo que también se consideran nodos de balance fuera de éste. Finalmente, se concluye que la seguridad de riego no es un criterio que pueda ligarse directamente con el parámetro económico, ya que para un valor dado de seguridad de riego se presentan diferentes niveles de daño. También, se concluye que los factores que influyen son la frecuencia de falla, la magnitud de falla y la definición de falla utilizada. Distintas configuraciones entre frecuencias de déficits y magnitud de éstos logran equiparar el efecto económico. La seguridad de riego no contempla este efecto y busca asegurar casi la totalidad de la demanda hídrica con una frecuencia fija. Se concluye que una mejora a la definición sería flexibilizarla.

Geólogo / El presente trabajo de título consistió en la caracterización geoquímica aplicada a suelos de una viña (cultivo de vid cv. Pinot noir) situada en Malvilla, V Región de Valparaíso, Provincia de San Antonio. En primer lugar, la metodología empleada en este trabajo, se basó en el procesamiento matemático-estadístico de la totalidad de la base de datos, obtenida mediante los análisis químicos de muestras de suelo provenientes en la zona de estudio. Para así, dar con la caracterización y distribución espacial de la línea base, obtenida mediante el cálculo de estadígrafos, y el empleo de histogramas, box plots y raster de interpolación. Como también, la determinación de la proveniencia de los elementos químicos mediante el empleo del factor de enriquecimiento. En segundo lugar, la metodología utilizada se basó en la aplicación de herramientas de estadística multivariable, que considera el empleo de herramientas como análisis de correlación múltiple, análisis de componentes principales y análisis factorial. En tercer lugar y final, la metodología se basó en la evaluación y comparación de aquellos elementos que presenten un riesgo para la calidad y sanidad medio-ambiental de suelos. Los principales resultados muestran el Ca exhibe diferencias significativas entre la concentración máxima presente en los suelos de la zona de estudio y los niveles reportados en coquinas pertenecientes a la Secuencia Sedimentaria Malvilla, asociada a la diferencia de nivel entre la zona de plantación y el nivel base local. La primera asociación del factor 1 [Ti, Mn, Mo, Cu, Zn, Co, Th, Sb, V, La, Cr, W, Zr, Sn, Sc, Hf, Ta, Nb, Ga, In, REE, (Pb), (Ag), (Ni), (As), (U), (Bi) y (Cs)], la primera asociación del factor 2 [Ti, Mn y V, (Fe), (Mo), (Zn), (Co), (Cr), (Sn), (Ta) y (Nb)], y la primera asociación del factor 4 [Tl, (Ga), (In), (Rb), (Ce), (Th) y (Al)]. Y, por otra parte, la segunda asociación del factor 1 [Na, K, Sr, (Ca) y (Rb)] y la primera asociación del factor 3 [Ca, Mg, Ni, Cr y Sc y (Ga)] se encuentran principalmente asociados a procesos de tipos litogénicos/pedogénicos, relacionados a procesos de meteorización y fraccionamiento del material heredado proveniente de unidades intrusivas y calcáreas, respectivamente. Con respecto a procesos antropogénicos, la segunda asociación del factor 3 [K, As, Sb, Ba, W, Zr, Hf, Cs, (Pb), (Li) y (Rb) y (Na) y la asociación geoquímica del factor 6 [P, (K) y (Cu)] se encuentran asociados a la intensa manipulación artificial de predios vitivinícolas. Elementos correspondientes a As, Co, Cr, Cu, Ni, V y Zn presentan concentraciones sobre el límite de las normas de diversas legislaciones, sin embargo, es necesario la realización de estudios más acabados para dilucidar la real dimensión en lo que respecta su peligro para la calidad medio-ambiental de los suelos estudiados

Contar con fuentes seguras de agua para la potabilización, es importante para el desarrollo de los asentamientos humanos, de modo que optimizar la producción y la distribución de este recurso, ya no contiene solo una componente económica sino también social, dando vida a los diseños de ingeniería al asegurar el abastecimiento a la población. Específicamente, en esta memoria se modela el Sistema de Distribución de Producción del Litoral Norte, V Región, utilizando el programa WATERCAD, además de proponer recomendaciones de operación para una situación normal y para casos eventuales o de emergencia. Para ello fue necesario recopilar los antecedentes catastrales de todos los componentes existentes en este sistema, información acerca de la calidad de las aguas en las captaciones existentes, así como las demandas en las distintas localidades que lo conforman. Luego se incorporan a la modelación, tanto fuentes de La Ligua, del Litoral Norte propiamente tal, y del río Aconcagua en Concón. O sea, se considera tanto la conducción El Traro por el norte como la conducción Concón por el sur, que permiten abastecer a todo el Litoral Norte. Finalmente con el análisis de los resultados del modelo, se puede concluir que el abastecimiento de todo el sistema es mucho más seguro utilizando la conducción Concón-La Laguna, considerando además que el río Aconcagua representa una fuente hidrológica mucho más segura que el río La Ligua.

En ambos lados de la cordillera y de manera muy ínfi ma (considerando su total extensión en más de 5.000km), existen pequeños pasos, que nacen a partir de quebradas, cajones de río que la surcan y permiten el traspaso hacia el otro lado. Pueblos originarios y últimamente arrieros han ido simbolizando y llamado estos recorridos con nombres reconocibles (potrerillos, punta de vacas, paso de toros, etc.…). En Chile, se ha visto desgastada la actual infraestructura de control migratorio (Control Fronterizo), sobre todo por la ruta más vital y más conocida por memoria colectiva de entrada terrestre a nuestro país: la Ruta 60, a través del paso Cristo Redentor. Afi rmandolo casi con datos duros, como que hasta 1995, era el único paso con la ruta totalmente asfaltada, siendo la conexión terrestre más importante entre ambas naciones desde siempre. Estos argumentos han de conformar los conceptos asociados a frontera, límite e integración, para ser llevados a una respuesta arquitectónica, clara y efi ciente que dé soporte a estas vitales necesidades para el país. Razones que justifican el desarrollo de un nuevo complejo fronterizo Los Libertadores: 1.- Trascendencia histórica y cultural del paso. Desde siempre ha sido la entrada este del país y la principal vía de ingreso de turistas desde Argentina por paso terrestre, por lo que se debe revitalizar y valorizar todo lo que signifi ca una puerta de ingreso tan importante para el país. 2.- Interés estatal por evaluar y proyectar modernizaciones tanto en la ruta 60 como en las infraestructuras del complejo en el corto plazo, a través de estudios que se encuentran en desarrollo y que revitalizan la importancia gubernamental que se le da a este paso fronterizo. 3.- Ubicación estratégica desde diversas perspectivas: Geográfico, Económico y Turístico.

Geólogo / Mina Rafaela corresponde a una explotación de un yacimiento que posee ciertas características que lo asemejan a un estratoligado de cobre y plata. Se encuentra ubicado en el sector de Peñablanca, al Suroeste de Cabildo en la Región de Valparaíso. Se ubica en la franja metalogénica del Cretácico Inferior, junto a otros yacimientos conocidos de características similares como son La Torre, El Soldado, Lo Aguirre, etc. Su emplazamiento es entre las formaciones Lo Prado y Veta Negra, justamente en el contacto. Se caracteriza, como todos los yacimientos de este tipo, por alojar su mineralización en niveles estratificados de origen volcánico, infrayacentes a una capa superior estratificada de origen sedimentario. La mineralización más abundante del yacimiento corresponde a calcopirita, seguida en menor cantidad por bornita, covelina y escasamente calcosina hipógena. Sin embargo en superficie hay zonas con oxidados de cobre, los cuales no representan gran importancia económica, debido a que la explotación es por mineral sulfurado vendido a la planta de flotación de ENAMI en Cabildo. La mineralización se ve distribuida en cercanías a vetas, las cuales corresponden a fallas normales previas, y en cercanías a diques andesíticos, que a modo de interpretación, se presentan como camino a los fluidos hidrotermales. En cuanto a su mineralogía de alteración, se destaca la fuerte presencia de calcita rómbica presente en todos los sectores, tanto en relleno de vetas como en patinas, diseminada y rellenando espacios. También hay presencia de granates en rocas calcáreas, presencia de epidota, clorita, zeolitas y jaspe en rocas volcánicas y siliciclásticas, y presencia de especularita, pirita, calcopirita, bornita, covelina y calcosina hipógenas. Finalmente realizando un modelo de mineralización tridimensional se logró obtener una cubicación total del yacimiento, separando los recursos minerales en medidos indicados e inferidos, obteniendo 2.9 millones de toneladas de mineral. Muestreos sistemáticos arrojaron valores de ley promedio de 2.3% de cobre total, del cual 2.1 % corresponde a cobre insoluble. Este dato concuerda bien con los valores obtenidos en la venta de mineral a ENAMI, y el modelo de mineralización ha servido para ampliar la producción en los últimos meses.

Geólogo / En la zona de San Felipe Los Andes existen numerosos manantiales termales y evidencia de circulación de fluidos de alta temperatura a través de la Zona de Falla Pocuro. La configuración de la zona, determina la existencia de un sistema hidrotermal del cual se desconocen las claves de su evolución. Para ello, en este trabajo se desarrollan simulaciones de transporte reactivo en el software Crunchflow, que buscan determinar la evolución de los fluidos hidrotermales y su relación con la mineralogía secundaria identificada en la zona de estudio. En base a esto, se generan tres escenarios: el primero, simula las condiciones actuales; el segundo, que a su vez conglomera cuatro simulaciones, corresponde a las mismas condiciones que el primer escenario, pero con un aumento gradual de la temperatura global; finalmente, se plantea un tercer escenario en que se simula el ingreso de fluidos profundos de alta temperatura (250°C) en la zona de falla, cuya composición inicial se explora a través de dos sub-escenarios. Para el tiempo de simulación (1,000 años) en la situación actual (escenario I) sólo ocurre precipitación de calcita (0.2% volumen máximo). Cuando la temperatura global del sistema se establece en 100°C (simulación II.4) se mantiene la formación de calcita, pero comienza a precipitar levemente epidota (volumen máximo 0.4%) y clorita en muy baja cantidad. El ingreso de fluidos de alta temperatura en el escenario III, trae consigo la formación de sílice, y en el sub-escenario en que los fluidos profundos son de tipo clorurados, además se tiene precipitación de wairakita en la zona en que dichos fluidos entran al sistema, llegando a ocupar un 5% del volumen total. Los resultados obtenidos confirman que el proceso de interacción agua - roca constituye el factor más importante en la química de fluidos geotermales, al ser capaz de reproducir casi en su totalidad la hidroquímica observada en la zona de estudio, aun cuando otros procesos pueden ocurrir. Finalmente, se plantea que el sistema hidrotermal se ha desarrollado principalmente en tres estadios: en primera instancia, por efecto de la circulación de fluidos clorurados de alta temperatura, se genera precipitación de wairakita y sílice; luego, mediante dilución con agua de recarga de carácter bicarbonatada y/o en menor grado, un enfriamiento del sistema, llevan a un segundo estadio en que ocurre precipitación de zoisita y clorita; finalmente, la continua dilución con agua de recarga y enfriamiento del sistema, llevan a un tercer estadio que incluye la situación actual, en que se genera precipitación de calcita.