Memoria para optar al título de Geógrafa

Geólogo / El Campo Geotermal el Tatio es un laboratorio natural para el estudio de geysers. Es el tercer campo de geysers más grande del mundo, y el más grande del hemisferio sur, y presenta un clima y accesibilidad excelentes para realizar mediciones. A pesar de la gran cantidad de estudios geológicos en El Tatio, no existen trabajos específicos que intenten dilucidar el comportamiento eruptivo de los geysers. Esta memoria comprende la aplicación de una metodología para medir descarga de forma indirecta en los canales de flujo de tres geysers en El Tatio. Tiene como objetivo principal validar la metodología, discutir sobre los resultados y entregar las primeras pistas sobre el comportamiento eruptivo de estos tres geysers. Incluye además una revisión bibliográfica de los estudios sobre geysers en el mundo. El Tatio presenta dos geysers en su Cuenca Media que hacen erupción de manera continua y caótica. Un tercer geyser estudiado se encuentra en la Cuenca Superior y presenta erupciones periódicas. La metodología aplicada es válida para medir variaciones de descarga en geysers cuando se busca encontrar una relación entre la descarga, y variaciones en el ciclo eruptivo. Siempre es conveniente contrastar las mediciones con estimaciones de descarga teóricas con el fin de controlarlas, ya que estas tienden a sobre-estimar la descarga. Los geysers en la Cuenca Media tiene características que implican que su comportamiento se debe a una mecánica controlada por una zona de fractura asociada al Sistema de Falla de Tucle. Los ciclos eruptivos estarían controlados por la porosidad y la geometría de la zona de falla. El geyser en la Cuenca Superior presenta dos fases eruptivas bien marcadas, la primera es explosiva y la nucleación de burbujas juega un rol importante en esta, luego la descarga es principalmente líquida sin fase vapor generando un estado de explosividad menor, se propone a éste geyser como un buen análogo de erupciones volcánicas. Este trabajo abre la puerta a futuros desafíos relacionados principalmente con el estudio de la mecánica de geysers, su comportamiento eruptivo y la fragilidad de sus sistemas. Además esta memoria propone la aplicación de una metodología que junto a otras mediciones pueden llegar a ser una herramienta importante en dilucidar el cómo funcionan los geysers y como podemos preservarlos.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / The research is located in the San Pedro-Toconce volcanic chain in the central volcanic zoneof the Andes, North Chile. This area is interesting because of its proximity to several active volcanic centers, the geysers field of El Tatio and the recently opened geothermal plant Cerro Pabellon. Thermobarometry studies made in the area point to magma accumulated at 8 km below Lavas de Chao, and depths greater than 24 km below Toconce and Cerro de Leon. Regional geophysical studies show a distribution of conductive bodies around the complex, but the resolution of these studies at shallow depths are not conclusive. Data from wells show the possible presence of a large geothermal system in the southwest part of the complex, with depths of 2 km. Twenty broadband magnetotelluric (MT) stations were measured in the vicinity of the complex, aiming at characterizing the deep conductive structures previously observed in the area, with magmatic bodies associated with the adjacent volcanic system. The results of a 3-D inversion show several conductive anomalies around the complex. Analyses of conductivity together with the 3-D models obtained indicate the presence of a geothermal system to the southwest of the complex with maximum depths of about 5 km, and two possible magmatic chambers below Paniri volcano and between Paniri and San Pedro volcanoes. In addition, the presence of a highly conductive structure to the east is obtained, associated with the Altiplano-Puna magma body (APMB) Comparisons of different models are presented, with and without topography, in order to compare their effectiveness and quality. In addition, the errors associated with each of these are explored to determine the best quality versus processing time relationship. Indicating 3 fundamental conditions, the grid spacing, the size of the model and the conditions on the topography.

Memoria para optar al título de Geólogo / 17/06/2022

Seminario de Título entregado a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Biólogo con mención en Medio Ambiente / El Salar de Carcote ubicado a 21°22’36’’S-68°20’55’’O, en la II Región de Antofagasta a 3690msnm corresponde a uno de una serie de sistemas límnicos remanentes de paleolagos desarrollados desde el final del Pleistoceno (̴ 3Ma). Tanto su origen como su desarrollo han generado condiciones que le permiten albergar a comunidades biológicas muy particulares. El salar se encuentra expuesto a fuertes presiones ambientales especialmente ligadas a la disponibilidad de agua, la cual se ve modificada tanto por factores naturales como antropogénicos por lo que es altamente sensible a variaciones en su composición fisicoquímica y biológica, a pesar de lo cual se cuenta con escasa información acerca de la ecología de sus comunidades acuáticas, principalmente asociadas a las vertientes que lo alimentan, y de la respuesta biológica relativa a estas perturbaciones. En vista de estos antecedentes, se realizó un estudio comparativo de la biodiversidad del Salar de Carcote mediante una investigación exploratoria de su dimensión composicional destinada a describir los principales elementos de la comunidad acuática (abundancia, riqueza y diversidad de fitoplancton, zooplancton y macroinvertebrados bentónicos) de una de sus vertientes, analizar su distribución en el ambiente y determinar la calidad de agua por medio de índices bióticos entre campañas pre y post invierno altiplánico. Para el fitoplancton se encontraron 21 taxa, donde los más abundantes corresponden a Dentícula y Amphora, Para el zooplancton se identificaron 6 taxa siendo el más abundante el Copépodo Diacyclops seguido del Cladócero Alonella. En cuanto a los macroinvertebrados, se encontraron 25 taxa donde el género dominante correspondió a Heleobia. Si bien no hubo diferencias significativas (p>0,05) en la variación de la abundancia, riqueza o diversidad para los tres grupos analizados, sí se observó alternancia en los taxa más abundantes y taxa cuya presencia fue registrada sólo en una de las campañas. Además, el zooplancton mostró ser el grupo más sensible al gradiente ambiental de salinidad dado con el curso natural de la vertiente (ANCOVA p<0,05). Se realizó un análisis de redundancia lineal RDA cuyo resultado arrojó que para el fitoplancton la temperatura incide significativamente en la varianza de los datos la cual se explica en un 51% y para el zooplacton donde se explica un 56% de la varianza, la variable que más contribuye es el pH. Ninguno de los modelos mostró una separación clara de los puntos medidos por campaña de muestreo. Los resultados de este análisis para los macroinvertebrados no fueron significativos. Se comparó la biodiversidad encontrada con aquella disponible para otros sistemas de vertientes de la zona correspondientes al Salar de Ascotán y Salar de Huasco encontrándose similitudes menores a un 45% para los tres grupos analizados. En cuanto a la calidad de agua, se encontró valores promedio de pH 7,7, temperatura de 21°C, conductividad de 1215μS y 6mg/L de oxígeno disuelto. Sólo el pH y la conductividad tuvieron variaciones significativas entre campañas (p<0,05). Los resultados de los índices bióticos difieren entre sí entregando cada uno una categoría distinta que va desde Bastante pobre a Excelente, sin embargo, ninguno varió entre campañas.

Geóloga / El depósito IOCG de Barreal Seco se ubica en la zona sur del Desierto de Atacama en el distrito minero de Altamira. Este yacimiento se encuentra en operación por la Compañía Minera Las Cenizas, la cual explota oxidados de cobre dispuestos en los primeros 90 metros de profundidad del yacimiento. Los minerales de cobre presentes en esta zona oxidada, corresponden principalmente a atacamita, paratacamita y clinoatacamita, siendo estas últimas dos, un polimorfo de la atacamita (Cu2Cl(OH)3). El objetivo principal de este estudio es caracterizar los eventos que dan origen a las asociaciones paragenéticas observadas en la zona oxidada del depósito de Barreal Seco, identificando la naturaleza y condiciones físico-químicas de los fluidos supérgenos asociados a cada etapa, con la finalidad de establecer un modelo de la evolución supérgena del yacimiento. A través del estudio petrográfico de un sondaje subvertical de 100 metros dispuesto en la zona de oxidados de cobre del depósito de Barreal Seco se propone la ocurrencia de dos eventos de enriquecimiento supérgeno: el primer evento, desarrollado entre los ~33 a los ~9 Ma bajo un régimen semiárido, está asociado a fluidos meteóricos lixiviantes de pH ácido a neutro que poseen un flujo descendente; el segundo evento, registrado en un periodo más reciente bajo un clima hiperárido, está asociado a fluidos mineralizadores de pH neutro con altas concentraciones de cloruro (con respecto a aguas meteóricas), que poseen un flujo ascendente con participación de aguas profundas relacionadas al basamento marino del Jurásico Superior. Adicionalmente, se analizan las signaturas de isótopos estables de cloro (δCl37) obtenidos en atacamita (y polimorfos de ésta) de un tramo superficial (<50 m) y de un tramo profundo (>50 m) del sondaje estudiado. El primer tramo presenta una tendencia de disminución progresiva en los valores de δCl37 hacia valores más negativos en función de la profundidad, tendencia interpretada como el resultado del fraccionamiento isotópico por difusión iónica, que sería responsable del enriquecimiento de Cl35 a mayores profundidades. El segundo tramo, asociado espacialmente a fluidos más profundos, posee valores de δCl37 similares a la signatura de sedimentos marinos del Jurásico Superior que afloran en la Región de Antofagasta, permitiendo caracterizar una naturaleza de origen sedimentario marino para los fluidos del segundo evento de enriquecimiento supérgeno, causantes de la abundante ocurrencia de atacamita (y polimorfos de ésta). Este estudio aporta nuevos antecedentes consistentes con un modelo de evolución supérgena caracterizado por una etapa meteórica prolongada desarrollada en un clima semiárido, seguida por una etapa tardía caracterizada por el ascenso de fluidos profundos y salinos bajo un régimen climático hiperárido. Este modelo concuerda con otros estudios sobre la ocurrencia de atacamita en depósitos ubicados en el núcleo central del Desierto de Atacama. / Este trabajo ha sido financiado por el Núcleo Milenio “Trazadores de Metales en Zonas de Subducción” NC130065

El objetivo principal de este estudio fue definir un modelo hidrogeológico conceptual para las cuencas vecinas Mucar y Sico, ubicadas en el altiplano de la II Región de Antofagasta en Chile y en las provincias de Salta y Susques, en Argentina. Para lograr el objetivo se caracterizó la geología superficial y subsuperficial mediante campañas de terreno, mapeo de pozos y análisis de perfiles geofísicos TEM. Paralelamente, se muestrearon las aguas superficiales y subterráneas para análisis hidroquímico y se especificaron y cuantificaron las zonas de recarga y descarga, estimando un balance hídrico. Los datos directos de terreno corresponden al sector chileno, equivalente a un tercio del área total de las cuencas. La geología de ambas cuencas está caracterizada por ignimbritas pliocenas fracturadas, que en Mucar corresponden a la Ignimbrita Atana y en Sico a la Ignimbrita Guatiquina. Estas unidades están depositadas sobre ignimbritas del Mioceno, las cuales sobreyacen a las gravas de la Formación Pastos Chicos del Mioceno Superior. En Mucar, bajo esta unidad, yacen areniscas y limolitas de la unidad miocena Sedimentita Vizcachera y en Sico, areniscas y limonitas paleocena-eocenas de la Formación Siglia. Como basamento se encuentran las areniscas y limolitas silicificadas de la Formación Aguada de la Perdiz del Paleozoico, afectadas por deformación dúctil y fallamiento inverso de bajo ángulo. En base a características cualitativas de permeabilidad las unidades geológicas señaladas fueron reunidas en cuatro unidades hidrogeológicas. La unidad más antigua corresponde a la Unidad de Basamento Impermeable (UBI), compuesta por las areniscas y limolitas de la Formación Aguada de la Perdiz, con un espesor mínimo de 300 m. La presencia de vetillas rellenando fracturas, y el fuerte grado de silicificación, sugieren una permeabilidad nula para esta unidad. Sobre la unidad descrita se definió la Unidad Sedimentaria de Baja Permeabilidad (USBP), compuesta por las areniscas y limolitas de la Formación Siglia y de la unidad Sedimentita Vizcachera, con un espesor mínimo de 300 m y conductividad hidráulica del orden de 10-2 m/día. Esta unidad concentra el agua en profundidad pero sus características sugieren un limitado flujo subterráneo. Sobre la USBP se ubica la Unidad Sedimentaria de Alta Permeabilidad (USAP), conformada por gravas de la Formación Pastos Chicos, la cual se distribuye de manera irregular, encontrándose en algunos sectores en superficie, con lagunas asociadas, y en otros a gran profundidad. Su espesor es variable, en promedio de 50 m, y su permeabilidad fluctúa entre 101 y 102 m/día. Finalmente, sobreyaciendo a todas las unidades hidrogeológicas anteriores se ubica la Unidad Piroclástica de Permeabilidad Media (UPPM), compuesta por todas las ignimbritas que se extienden en el área. Su espesor medio es de 150 m y su permeabilidad es variable (entre 10-2 y 102 m/día), dependiendo del grado de fracturamiento y soldamiento. Las aguas que precipitan en el límite hidrográfico entre Mucar y Sico, se infiltran en la UPPM dividiéndose en dos flujos preferenciales NNE y SSE, debido a la presencia de la UBI que actúa como una divisoria hidrogeológica. En ambas cuencas, parte de las aguas se acumulan y fluyen subsuperficialmente por los niveles basales de “surges” existentes entre unidades ignimbríticas, aflorando y dando origen a lagunas, vegas, y vertientes esporádicas. En Mucar, el agua subsuperficial, de poco recorrido, presenta una química general cálcica sulfatada. El agua infiltrada y acumulada en la USBP fluye lentamente hacia el NNE; este mayor recorrido y profundidad genera aguas sódicas sulfatadas-cloruradas, las cuales al ascender debido a la superficialización de la UBI hacia el norte, comienzan su evaporación y concentración salina, dando origen a los salares de Mucar, Jama, Xilón y otros menores. En Sico, el agua subsuperficial presenta una química general cálcica sulfatada-clorurada. El agua agua infiltrada y acumulada en la USBP fluye hacia el SSE condicionado por la profundización de la UBI en esa dirección. El mayor recorrido y profundidad resultan en una química sódica sulfatada-clorurada. Hacia el sur, las aguas entran en contacto con la USAP mezclándose con aguas provenientes desde el O, resultando en aguas sódicas cloruradas, las cuales fluyen hacia el SE en dirección al Salar del Rincón en Argentina, donde finalmente evaporarían. Los datos isotópicos de deuterio y oxígeno muestran que la mayoría de las aguas de ambas cuencas se encuentran evaporadas.

Geólogo / La gran mayoría de los depósitos mineros aflorantes en el norte de Chile se encuentra bajo explotación o bien ya han sido explotado. Frente a esto, surge la necesidad de generar nuevas metodologías de exploración en zonas cubiertas enfocadas a encontrar depósitos de cobre aún no descubiertos. El objetivo de este trabajo es demostrar que la presencia de anomalías geoquímicas de los diferentes elementos (Cu, Na y Cl) al interior de vetillas y fracturas rellenas en superficie presenta una fuerte relación con la mineralización en el subsuelo. Para este fin se realizaron estudios geoquímicos y mineralógicos en el sector sur del Yacimiento Mantos de la Luna, un depósito del tipo estratoligado ubicado 20 km al sur de Tocopilla al interior de la Cordillera de la Costa. Para identificar cualitativamente el contenido mineralógico de las distintas vetillas se realizaron análisis de difracción de rayos X, mientras que para la determinación cuantitativa de los distintos elementos se realizaron análisis mediante espectrometría por plasma acoplado inductivamente por espectroscopía de emisión atómica (ICP-AES). Se identificaron tres poblaciones según contenido en cobre al interior de las vetillas, encontrándose una fuerte relación entre la población anómala positiva alta (>200 ppm) presente en arcillas y la mineralización del yacimiento en el subsuelo. Adicionalmente se reporta relación entre las anomalías de Na y Cl soluble en superficie contenidas en yesos y arcillas con la distribución de la mineralización del depósito. Se sugiere que estas anomalías serían generadas producto de bombeo tectónico, mediante el cual fluidos ascendentes lixiviarían metal base en el subsuelo acarreándolo hacía la superficie. Finalmente se concluye que la metodología aquí presentada es bastante útil y puede usarse como guía de exploración en zonas cubiertas.

El blanco Pulucktur corresponde a un sector cubierto por calizas y sedimentos continentales sub horizontales del Mioceno al Pleistoceno. Se sitúa a 7 km. al suroeste de Calama, en la II Región. En este blanco, entre julio de 2007 y mayo de 2010, se han perforado 3522 m de sondajes diamantinos en 10 pozos con profundidades variables entre 276 y 570 m. El objetivo fue probar el potencial de exploración por un cuerpo mineralizado similar a los pórfidos cupríferos del cercano Cluster Toki [1] en un llano con evidencias, en sondajes previos, de mineralización enriquecida de cobre asociada a pórfidos de composición tonalítica a granodiorítica, en un alineamiento mineralizado de orientación noreste, a unos 3 km. al oeste del cuerpo mineralizado Opache descubierto en 1996. Los resultados más relevantes corresponden a la identificación de un alineamiento de pórfidos mineralizados de unos 300 a 400 m de ancho que se extendería a lo largo de más de 3 km. en dirección NNE y que es interceptado por la mayor parte de los sondajes realizados. Este sector mineralizado se correlaciona espacial y temporalmente con el corredor de pórfidos del “Cluster Toki”, de acuerdo a datación Re-Os en molibdenita de 36.3 ± 0.2 ma. Presenta potencial para mineralización enriquecida en el sector central y potencial para mineralización oxidada e hipógena en el sector sur. El sector norte, sin estar descartado, registra una prioridad menor de exploración, ya que se ha detectado mineralización menos intensa en los pórfidos perforados. La mineralización exótica más relevante corresponde al pozo DDH-2978 que registra 42 m con 0,21% Cu consistente en crisocola y óxidos negros en limos, gravas y primeros metros del sustrato rocoso, por tanto se infiere un aumento de la relevancia de esta mineralización hacia el oeste del sector central del área. El estilo de mineralización de mayor interés económico detectado en el Prospecto corresponde a mineralización enriquecida de calcosina, en el sector centro - occidental de la faja mineralizada (pozos DDH-2978, 2979 y 2990), incluyendo una intersección mineralizada de 52.5 m con 0,41% Cu. El modelo de mineralización más concordante con los resultados obtenidos a la fecha y que es coherente a los antecedentes distritales, corresponde a la presencia de conductos de orientación NNE que controlaron el emplazamiento de pórfidos con mineralización cuprífera asociada y un sistema estructural NW postmineral, que produciría desplazamientos dextrales, exponiendo bloques con distintos niveles de alteración.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Los geysers son fenómenos escasamente estudiados, aún existen preguntas claves acerca de los procesos que controlan sus erupciones, en particular la fuente asociada a estas. Durante el mes de octubre de 2012, los datos sísmicos se registraron en la superficie alrededor del géiser "El Jefe", ubicado en El Tatio, Chile. Este géiser tiene ciclos eruptivos excepcionalmente regulares. Principalmente se identificaron dos etapas en la erupción: (1) Recarga, asociado a una expansión radial de la superficie alrededor del géiser, (2) Descarga, asociada con una contracción radial de la superficie alrededor del géiser. Se estudia el comportamiento elástico asociado con los ciclos de erupción géiser, y se asocia con una fuente dada por una cavidad esférica superficial sometido a una variación de presión, de forma análoga a la cámara de magma de un volcán. Desarrollamos una nueva metodología para modelar la fuente con un comportamiento migratorio. El estudio encontró que las deformaciones son producidos por las condiciones internas del sistema, y que las regiones de presión que producen la deformación tienden a migrar espacialmente en diferentes etapas de los ciclos eruptivos. / Geysers are poorly studied phenomena, there are still key questions about the processes that control its eruptions, particularly those associated with the source. During the month of October 2012, seismic data were recorded on the surface around the geyser "El Jefe", located in El Tatio, Chile, which has an exceptionally regular eruptive cycles. Primarily we identified two stages in the eruption: (1) Recharge, associated with a radial expansion of the surface around the geyser, (2) Discharge, associated with a radial contraction of the surface around the geyser. We model the deformations related with the eruptive cycles using a source given by a shallow spherical cavity submitted to a pressure variation, analogous to the magma chamber of a volcano. We develop a new methodology to model the source with a migratory behavior. The study found that the deformations are produced by the internal conditions of the system, and that the regions of pressure that produced the deformation tend to migrate spatially in different stages of eruptive cycles. / Este trabajo ha sido financiado por Proyecto Fondap Conicyt 15090013 "Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA)"