Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo mención Manejo de Suelos y Aguas / El suelo es uno de los grandes reservorios de carbono del planeta. El cambio que se genera al pasar de ecosistemas naturales a agroecosistemas genera pérdidas importantes del carbono orgánico (CO) acumulado, por lo que es necesario disponer de métodos adecuados que permitan evaluar su estado. Para esto se utilizaron 440 series de suelos con el objetivo de modelar la distribución espacial del CO en los suelos de Chile entre las Regiones de Valparaíso y de Los Ríos (32o 9’ 2” – 40o 40’ 52” lat. S y 0 – 600 m.s.n.m.) mediante el uso de técnicas geoestadísticas con el fin de estimar la cantidad de CO almacenado en los primeros 25 cm de suelo. Se utilizaron dos líneas de modelación, una con todos los datos (0,3 – 20% CO) y otra que excluyó 19 outliers (0,3 – 11,8% CO) y se utilizaron cuatro métodos: Kriging Ordinario, Co-Kriging, Kriging Ordinario con semivariogramas locales y Kriging de residuales de red neuronal. Todos los métodos mostraron buenos resultados (R2 > 0;67) luego de comparar los valores reales de CO con los predichos por los modelos mediante validación cruzada. Sus desempeños mostraron ser dependientes de la línea de modelación, reforzando la influencia de los outliers en el proceso de modelación. La cantidad total y promedio por hectárea de los suelos del área de estudio fue estimada en 873,58 43 Tg (1012 g) y 75,12 3,18 Mg ha-1 respectivamente. / Soil is one of the major reservoirs of carbon on Earth. Changes generated when moving from natural ecosystems to agroecosystems cause significant losses of the organic carbon (OC) accumulated on it, making necessary to have appropriate methods to evaluate its status. To achieve this, data of 440 soil series were used with the objective of modelling the spatial distribution of soil organic carbon (SOC) between Valparaíso and Los Ríos Regions (32o 9’ 2” – 40 o 40’ 52” lat. S and 0 – 600 m.a.s.l) using geostatistical techniques, in order to estimate the amount of OC stored in the first 25 cm. Two modelling lines were used, one with all the data (0,3 – 20% OC) and another that excluded 19 outliers (0,3 – 11,8% OC), using four methods: Ordinary Kriging, Co-Kriging, Ordinary Kriging with local semivariograms and Artificial Neural Network Residual Kriging. All methods showed good results (R2 > 0;67) after comparing the real values of SOC with those predicted by the models using cross-validation. Performance proved to be dependent on the modelling line, reinforcing the influence of outliers in the modelling process. Total SOC and average SOC per hectare in the study area was estimated at 873,58 43 Tg (1012 g) and 75,12 3,18 Mg ha-1 respectively.

Autorizada por el autor, pero con restricción para ser publicada a texto completo hasta el año 2013 / Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Manejo de suelos y aguas / Se evaluaron indicadores biológicos del suelo bajo cuatro tipos de formaciones vegetacionales esclerófilos, cada una afectada por diferentes grados de perturbaciones antrópicas. Las formaciones vegetacionales consideradas fueron un bosque de Peumo (Cryptocarya alba (Mol.) Looser) (PEU), un bosque de peumo-litre (Lithrea caustica (Mol.) Hook et Arn.)–quillay (Quillaja saponaria Mol.) (PLQ), una formación de matorral compuesta por quillay–tevo (Retanilla trinervia (Gillies et Hook.) Hook. et. Arn.)–colliguay (Colliguaja odorifera Mol.) (QTC), y una formación tipo sabana compuesta por espino (Acacia caven (Mol.) Mol.) y praderas anuales. Las muestras de suelo fueron extraídas en los intervalos de profundidad 0-6 cm y 6-12 cm, bajo las coberturas de canopia de las diferentes especies arbóreas o arbustivas así como en los espacios abiertos entre las plantas (suelo sin cobertura). Se determinó el carbono orgánico del suelo (COS), el carbono de la biomasa microbiana a través del método de la fumigación incubación (C-BMS) y la respiración del suelo (RB), todo esto bajo condiciones de laboratorio. A partir de estos, se derivaron el cociente metabólico (qCO2), así como también el cociente microbiano y de mineralización (qMic y qM, respectivamente). Los mayores valores de COS fueron los encontrados en la formación menor perturbada (PEU, 8,04%, p≤0,05 respecto a ESP). Sin embargo los mayores valores de C-BMS, RB, qMic y qM fueron encontrados en la formación tipo sabana (ESP). No se observó una clara tendencia en el comportamiento del indicador qCO2. Se encontró una positiva y significante correlación lineal entre el COS y el C-BMS (valores de r entre 0,91 y 0,98; p≤0,001 para todas las formaciones) y particularmente cuando se contrastaba el COS con el C-BMS provenientes de una misma formación vegetacional, lo que sugiere que la cantidad y el origen de la materia orgánica del suelo juega un rol fundamental en el desarrollo microbiano. La composición vegetacional, la que está relacionada al grado de perturbación antrópica, parece ser un factor clave para el desarrollo microbiano en estos ecosistemas esclerófilos chilenos. / Soil biological indicators were evaluated under four types of sclerophyllous vegetation, each one affected by different degrees of long-term anthropogenic disturbances. Vegetation types considered peumo (Cryptocarya alba (Mol.) Looser) (PEU) forests, peumo–litre (Lithrea caustica (Mol.) Hook et Arn.)–quillay (Quillaja saponaria Mol.) (PLQ) forests, quillay–tevo (Retanilla trinervia (Gillies et Hook.) Hook. et. Arn.)–colliguay (Colliguaja odorifera Mol.) (QTC) shrub-type formations, and savannah-type formations composed of espino (Acacia caven (Mol.) Mol.) and annual grasses. Soil samples were extracted at depth intervals of 0-6 cm and 6-12 cm below the canopy cover of the different tree and shrub species as well as from the open spaces between plants. Soil organic C (COS), microbial biomass-C by the fumigation-incubation method (C-BMS) and soil basal respiration (RB) were determined under laboratory conditions. The derived metabolic quotient qCO2, as well as the microbial and mineralization quotients (qMic and qM, respectively) were also evaluated. Largest COS was found under the less disturbed formation (PEU, 8.04%, p≤0.05 as compared to ESP). However, largest values of C-BMS, RB, qMic and qM were found under savannah-type formation (ESP). No clear trend in qCO2 was observed. A positive and significant linear correlation was found between COS and C-BMS (r values between 0.91 and 0.98; p≤0.001 for all formations), particularly when contrasting COS and C-BMS under the same vegetal formation, suggesting that the amount and origin of soil organic matter (i.e. plant species source) play fundamental roles in microbial development. Plant species composition which is related to the degree of anthropogenic disturbance, seem to be a key factor for microbial development in these Chilean sclerophyllous ecosystems.

The goal of this study is to determine the source of gold and the role played by organic carbon and arsenic in the formation of sediment-hosted gold deposits. The effect of and link between these two ubiquitous ingredients yet remains unresolved, even though most mineable gold in the Earth’s crust is hosted by this type of deposits. In this work, we tackled these fundamental questions in a case study of the Shahuindo and Algamarca deposits in the Marañon Fold and Thrust Belt of the Peruvian Andes. These deposits are representative of sediment-hosted deposits in which gold mineralization is closely associated with both carbonaceous material and arsenian pyrite. We combined a range of complementary approaches including regional-scale basin analysis, mineralogical, geochemical, and fluid-inclusion studies, coupled with modeling of fluidrock interactions. Our results show that both Shahuindo and Algamarca deposits are located in an imbricated system of four thrust-related anticlines. The mineralization, which is predominantly present in the form of invisible gold in arsenian pyrite, is hosted by sandstone reservoirs of the Cretaceous Chimú, Carhuaz and Farrat formations of an overmature petroleum system. The intersection of thrust structures with transverse strike-slip faults controlled the location of the gold mineralization. Analyses of quartzhosted fluid inclusions for homogenization temperature, salinity and element concentration patterns collectively point to a magmatic origin of the mineralizing fluid(s). In addition, our fluid-inclusion data reveal intensive interactions between the fluid and organic carbon within the sedimentary basin, leading to large concentrations of CO2 CH4 and H2S in the fluid. These reactions result in an enhancement of Au solubility in the form of AuI hydrosulfide complexes, due to the increase in H2S and pH in the fluid. These key chemical changes in the fluid upon its reaction with organic matter promoted the transport of gold through the fold and thrust belt, followed by the gold-bearing fluid accumulation in structural traps such as anticlines, and subsequent gold intake by arsenian pyrite. The ensemble of the results obtained in this work allowed us to propose a novel genetic model of formation for Shahuindo and Algamarca deposits. The model integrates the positive combined effect role of organic carbon and arsenic in the transport and concentration of gold, coupled with a favorable structural architecture of the fold and thrust belt. Furthermore, our data point to a concealed porphyry-style mineralization that may be present beneath the basin hosting the Shahuindo and Algamarca epithermal deposits. The results of this work contribute to the improvement of exploration strategies for sediment-hosted gold deposits in Northern Peru and worldwide. / L'objectif de cette étude est de déterminer la source de l'or, le rôle du carbone organique et de l'arsenic dans la formation des gisements d'or hébergés dans des sédiments. L'effet et le lien entre ces deux ingrédients omniprésents dans de tels systèmes n'ont pas encore été élucidés, même si la majeure partie de l'or exploitable dans la croûte terrestre se trouve dans ce type de gisements. Dans ce travail, nous avons abordé ces questions fondamentales par une étude de cas en choisissant les gisements de Shahuindo et d'Algamarca situés dans la ceinture de plis et chevauchements du Marañon dans les Andes péruviennes. Algamarca et Shahuindo sont représentatifs des gisements hébergés dans des sédiments dans lesquels la minéralisation aurifère est étroitement associée à la fois au carbone organique et à la pyrite arséniée. Dans cette étude, nous avons combiné une série d'approches complémentaires, comme l'analyse structurale et de bassin à l'échelle régionale, des études minéralogiques, géochimiques et d'inclusions fluides, associées à la modélisation thermodynamique des interactions fluides-roches. Nos résultats montrent que les gisements de Shahuindo et d'Algamarca sont situés dans un système imbriqué de quatre chevauchements et anticlinaux associés. La minéralisation, sous forme d’or « invisible » dans la pyrite arséniée, se trouve dans les réservoirs grèseux des formations crétacées Chimú, Carhuaz et Farrat appartenant à un système pétrolier surmature. Les intersections d’anticlinaux ou de failles de chevauchement avec des failles transverses de décrochement ont contrôlé l'emplacement de la minéralisation aurifère. Nos analyses des inclusions fluides piégées dans le quartz démontrent, par leurs températures d’homogénéisation, salinités et signatures d’éléments trace, une origine magmatique des fluides minéralisateurs. En outre, elles révèlent des interactions intenses entre le fluide et le carbone organique au sein du bassin sédimentaire, conduisant à de fortes teneurs en CO2, CH4 et H2S dans le fluide. Ces réactions ont entraîné une augmentation de la solubilité de l'or sous forme de complexes hydrosulfurés, en raison de l'augmentation du pH et de la concentration en H2S dans le fluide. Ces changements de composition du fluide ont favorisé le transport de l’or à travers le bassin sédimentaire plissé et faillé. Puis les fluides aurifères se sont accumulés dans des pièges structuraux comme les anticlinaux, et l’or a été finalement incorporé dans la pyrite arséniée. L'ensemble des résultats obtenus dans ce travail nous permettent de proposer un nouveau modèle génétique de formation pour les gisements de Shahuindo et d'Algamarca. Ce modèle intègre l'effet combiné du carbone organique et de l'arsenic dans le transport et la concentration de l'or, couplé à un environnement structural très favorable, dans un bassin sédimentaire plissé et faillé. En outre, nos données indiquent qu'une minéralisation cachée de type porphyrique pourrait exister en profondeur, sous les sédiments encaissants les gisements épithermaux de Shahuindo et d'Algamarca. Les résultats de ce travail contribueront à l'amélioration des stratégies d'exploration des gisements d'or dans les sédiments du nord du Pérou et dans le reste du monde. / El objetivo de este trabajo es determinar el origen de los fluidos mineralizantes y el rol del carbón orgánico y el arsénico en la génesis de los depósitos de oro hospedados en sedimentos. El rol y el vínculo entre estos dos ingredientes omnipresentes aún sigue sin resolverse a pesar de que la mayor parte del oro explotable en la corteza terrestre se concentra en este tipo de depósitos. En el presente trabajo vamos a abordar estas dos interrogantes primordiales mediante el caso de estudio de los depósitos de Shahuindo y Algamarca en la faja corrida y plegada del Marañon de los Andes peruanos. Depósitos representativos de depósitos de oro hospedados en sedimentos, en los cuales la mineralización de oro se encuentra estrechamente asociada con la materia orgánica y la pirita arsenical. En este trabajo combinamos una serie de metodologias complementarias que incluyen el análisis estructural y de cuenca a escala regional, estudios mineralógicos, geoquímicos y de inclusiones fluidas, combinado con modelamiento termodinámico de las interacciones fluido-roca. Los resultados muestran que los depósitos de Shahuindo y Algamarca se encuentran localizados en un sistema imbricado de cuatro sobreescurrimientos y anticlinales asociados. La mineralización, la cual se encuentra predominantemente en forma de oro invisible en pirita arsenical, esta hospedada en reservorios de areniscas cretácicas de las formaciones Chimú, Carhuaz y Farrat de un sistema petrolero sobremadurado. La intersección entre los anticlinales o fallas de sobreescurrimiento con las fallas de rumbo transversales controlaron la localización de la mineralización de oro. Los datos obtenidos de las inclusiones fluidas en cuarzo (temperatura de homogenización, salinidad y patrones de concentración de elementos) indican un origen magmático. Adicionalmente los datos de inclusiones fluidas revelan intensas interacciones entre el fluido y el carbón orgánico presente en la cuenca sedimentaria, produciendo altas concentraciones de CO2 CH4 y H2S en el fluido. Estas reacciones resultan en un incremento en la solubilidad del oro en forma de complejos de hidrosulfuro, debido al incremento del H2S y el pH en el fluido. Esto promueve el transporte del oro atreves de la cuenca sedimentaria plegada y fallada, posteriormente los fluidos auríferos son acumulados en trampas estructurales tales como anticlinales, y por último el oro es extraido del fluido por la pirita arsenical. El conjunto de datos obtenidos en este trabajo permite proponer un novedoso modelo genético de formación para los depósitos de Shahuindo y Algamarca. Este modelo integra el efecto positivo combinado del carbón orgánico y el arsénico en el transporte y concentración del oro, junto a un ambiente estructural favorable, en la faja corrida y plegada. Además, nuestros datos indican la posible presencia de una mineralización oculta del tipo pórfido por debajo de los sedimentos que albergan a los depósitos epitermales de Shahuindo y Algamarca. Estos resultados contribuyen a mejorar las estrategias de exploración para depósitos de oro hospedados en sedimentos en la faja corrida y plegada del Marañon y en otros contextos similares alrededor del mundo.