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.

Geóloga / La cuenca cerrada del Salar de La Isla está emplazada en la Puna al noreste de la región de Atacama, próximo a la frontera con Argentina, se caracteriza por una geología volcánica cenozoica y el desarrollo de un sistema salino, influenciada por las condiciones de aridez, y controlada estructuralmente por la Caldera volcánica Aguilar (Mioceno Inferior) y su Domo Resurgente. Su costra salina se compone de un núcleo de halita con textura rugosa, y una zona marginal; dominada por sulfatos en la parte norte, por cloruros al centro-sur, y terrígena y subacuosa alrededor de todo el salar. La potencialidad hidrogeológica está condicionada por la permeabilidad primaria y secundaria de las unidades litológicas, siendo los abanicos aluviales, depósitos de avalancha volcánica, y las ignimbritas fisuradas, las de mayor potencial, que junto a los depósitos evaporíticos formarían un acuífero interconectado, donde los niveles piezométricos descenderían siguiendo la topografía, alcanzando niveles someros en el salar. La cuenca presenta un desarrollo menor de humedales; vertientes y lagunas, que se acotan a sectores con alto potencial hidrogeológico y pendientes menores a 15°, a partir de mediciones in situ se estima un caudal de ~127 L/s asociado a su afloramiento. La campaña de terreno desarrollada para este estudio levanta nuevos datos de aguas superficiales especialmente del sur, con información de sus parámetros fisicoquímicos y densidad, consiguiendo una mayor representatividad del salar. Las aguas superficiales se caracterizan por una composición tipo clorurada sódica, siendo las muestras de vertientes menos salinas que las de lagunas y ojos de agua, aunque bien se observa que las aguas superficiales del norte son más diluidas con respecto a las del sur, y algo más alcalinas. Datos isotópicos de 18O y 2H confirman la evaporación como proceso de concentración de los elementos incorporados desde la geología volcánica, y además sugiere una posible mezcla con salmueras residuales en áreas que tienen un control estructural. Se propone un modelo hidrogeológico conceptual en el que la recarga deriva de las precipitaciones estivales y los deshielos (~150 mm/año), teniendo como entradas, una recarga total por infiltración (205 a 214 L/s), escorrentía superficial (198 a 216 L/s), flujo lateral desde la cuenca Quebrada La Rossa (80-120 L/s) ubicada al norte, y como salida la evapotranspiración y evaporación desde el salar y superficies libres (~551 L/s), obteniendo un balance hídrico negativo que va desde -10,2 a -46,7 L/s. Bajo dos escenarios de profundidad máxima de la salmuera, 170 y 120 metros, se estima un recurso inferido de alrededor de 767.006 ton de Li, 199.639 ton de B y 7.055.512 ton de K para el primer escenario, y 478.799 ton de Li, 124.104 ton de B y 4.401.210 ton de K para el segundo escenario, en todos los casos se tiene un error del orden del 30% asociado a las simplificaciones e inferencias en su estimación. Se determina que el Salar de La Isla presenta condiciones que han favorecido concentraciones anómalas de Li, obteniendo un potencial que despierta un alto interés para una eventual explotación, aportando información relevante especialmente de humedales y medio físico para la generación de una línea base que sea considerada para garantizar un desarrollo sustentable de una minería no metálica en el salar. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por Comité Minería No Metálica CORFO

Determina la influencia de la capa freática sobre la vegetación y la capacidad de carga animal en los humedales altoandinos. Se instaló una red de 31 piezómetros en el bofedal Minas Corral, Vinchos, Huamanga, Ayacucho en un área de 42.55 ha. Cada piezómetro midió la profundidad del agua subterránea, el pH y la conductividad eléctrica durante el año 2015. Además, no solo se determinó la composición y la abundancia de vegetación, sino que también se evaluaron las características físicas del suelo en cinco fosas en el bofedal correspondiente a cada piezómetro. Los resultados mostraron la existencia de una alta heterogeneidad en la riqueza de especies y la abundancia de plantas, diferenciándose tres tipos de vegetación en el bofedal Minas Corral; es decir, la vegetación hidromórfica, la vegetación mésica y la vegetación limítrofe, que están directamente relacionadas con la profundidad del agua subterránea. A menor profundidad, la vegetación hidromórfica y mésica son evidentes, a mayor profundidad emerge la vegetación limítrofe. Existe una relación inversa entre la profundidad del agua subterránea y la capacidad de carga animal, es decir, a mayor profundidad del agua subterránea, la capacidad de carga del animal de alpaca es menor por unidad / ha / año. Los valores de pH y la conductividad eléctrica del agua mostraron valores muy variables (pH de 4,76 a 8,71 y CE de 0 a 378 US / cm) condicionados por la temporalidad y las características espaciales de los valores promedios de bofedal, pH y conductividad eléctrica. Los tres tipos de vegetación no mostraron diferencias significativas entre ellos. Las características de la textura del suelo, la materia orgánica, la humedad gravimétrica, la densidad aparente, la saturación relativa y la permeabilidad del suelo están relacionadas y están relacionadas con el suelo que soporta cada tipo de vegetación. / Tesis

Geóloga / En este trabajo se modela la recarga promedio de la quebrada de Tarapacá en su sector de cabeceras. El propósito es brindar información sobre la disponibilidad del recurso hídrico de la zona. El análisis parte con un estudio geológico de la zona, donde se realiza una caracterización hidrogeológica, basada en un mapeo geomorfológico del material no consolidado de la cuenca. Esta caracterización separa la cuenca en tres clases o categorías, que van desde alta a nula importancia hidrogeológica, de acuerdo a su potencial hidrogeológico. Los depósitos fluviales, aluviales y coluviales presentes se agrupan en la unidad de alta a moderada importancia hidrogeológica. La unidad de media a baja importancia hidrogeológica comprende depósitos piroclásticos parcialmente soldados. Mientras que el basamento rocoso corresponde a la unidad de baja a nula importancia hidrogeológica. Con esta información se procede a realizar el análisis hidrológico mediante dos métodos: Método de la Curva Número y Modelo de simulación hidrológica (Nivopluvial). El método de la Curva Número entrega valores de escorrentía superficial, infiltración y recarga tomando datos de precipitaciones máximas en 48 horas para un periodo determinado de tiempo, en este caso 5 y 10 años, mientras que el modelo hidrológico Nivopluvial sintetiza una serie de datos de escorrentía total mensual a partir de diversas variables meteorológicas y parámetros propios del programa, obtenidos mediante iteraciones durante la calibración. La calibración de los modelos se realizó a partir de la estación fluviométrica de Quebrada de Tarapacá en Sibaya, representativa del régimen natural de escurrimiento, ya que no existen extracciones aguas arriba de este punto de aforo. Los caudales medios anuales obtenidos por ambos métodos dan sustento hidrológico a la cuenca, dada su similitud con el caudal medio anual medido en la estación fluviométrica de Tarapacá en Sibaya. Mientras que, las recargas obtenidas corresponden a aproximadamente el 70% del caudal medio anual. Dada la demanda de agua en la zona, se concluye que no hay disponibilidad de recursos de tipo permanente, pero si recursos superficiales eventuales continuos. Los antecedentes geológicos aquí utilizados son suficientes sólo para estructurar una caracterización hidrogeología preliminar, ya que se basan en estudios a escalas regionales, debido a la falta de estudios con un detalle mayor y se carece de antecedentes tan importantes como estratigrafías de sondajes y pruebas de bombeo para la definición de las constantes elásticas de los medios permeables existentes.

Geólogo / El presente trabajo corresponde al estudio hidrogeoquímico realizado durante los años 2013 y 2014, en el acuífero de la Pampa del Tamarugal, I región, norte de Chile. Específicamente, el acuífero está ubicado, en la Depresión Central, conocida como la Pampa del Tamarugal entre los 19° y 20°S. La Pampa, con una extensión de más de 4800 km2, está limitada por el oeste con la Cordillera de la Costa, y por la Precordillera por el este. Está situada a unos 40 km de la línea de costa, se encuentra entre los 900 y 2000 m s.n.m y corresponde a una cuenca sedimentaria endorreica, cuya litología principal son rocas sedimentarias continentales alcalinas. El trabajo de esta memoria de grado, está basado en 28 muestras que fueron analizadas para comprender los procesos fisicoquímicos de las aguas de esta zona. Los resultados fueron que las aguas del acuífero en su zona norte presentan 2 tipos de aguas cloruradas sódicas y aguas sulfatadas cálcicas. Las concentraciones de elementos mayores tuvieron los siguientes rangos: sodio (Na+; 5,13-285 meq/l), potasio (K+; 0,47-13,88 meq/l), magnesio (Mg2+; 0,05-10,93 meq/l), calcio (Ca2+; 3,46-51,39 meq/l), cloruro (Cl-; 6,40-182,62 meq/l), sulfato (SO42-; 2,6-211 meq/l), bicarbonato (HCO3-; 0,56-3,16 meq/l). Se analizaron además los elementos menores: hierro (Fetotal; 0,04-42,6 mg/l), manganeso (Mntotal; 0,01-1,8 mg/l), nitrato (NO3-; 0,02-403 mg/l), y el elementos traza arsénico (Astotal; 0,006-2,052 mg/l). Los rangos de conductividad eléctrica (CE) en las aguas subterráneas varían entre 955 y 22300 µS/cm, lo cual indica aguas salinas. En general, las aguas están duras y son incrustantes, teniendo mayor Ca2+ que Mg2+. Luego del análisis de concentraciones y ratios se llegó a la conclusión que los principales procesos hidrogeoquímicos en el acuífero son: interacción agua-roca, evaporación y mezcla de aguas. El ratio rHCO3/rCl fue usado como indicador de flujo, esto debido al aumento del contenido del anión conservativo Cl- y la ausencia de material carbonatado en la litología del acuífero, lo que hace que la concentración de HCO3- no aumente en el recorrido del agua a través del acuífero. La calidad de las aguas del acuífero fue comparada con aguas de riego (NCh1333 1978) y aguas de consumo humano (NCh409-2004) según las normativas vigente en Chile. Su composición química, se evaluó como peligrosa para agua de riego por su alta salinidad y peligrosa también para agua potable por la alta salinidad y concentración de As (>0,01 mg/l).

Geóloga / El presente trabajo resume el análisis de las características geológicas e hidrogeológicas de la cuenca de Santiago, tales como el tipo de relleno sedimentario, la profundidad del nivel estático, la permeabilidad del relleno y la red hidrográfica, con el fin de determinar los sectores idóneos para la infiltración artificial de agua en el acuífero, junto con el mejor método de infiltración según las características hidrogeológicas del sector elegido. Los criterios usados para discriminar si un sector es apropiado para infiltrar son un nivel estático superior a 45m de profundidad y una permeabilidad del relleno superior a 7,5x10-5 m/s. Estos valores garantizan una capacidad de almacenamiento suficiente del acuífero en el sector. Además de los criterios anteriores, también se incluye la factibilidad de transportar agua hasta el sector elegido por medio de la red de drenaje. Una vez preseleccionados los terrenos, se revisa la estratigrafía en pozos y perfiles cercanos para determinar la presencia de capas impermeables en profundidad lo que, junto con la profundidad del nivel estático y la extensión del terreno disponible, son los criterios para seleccionar la obra de infiltración más adecuada. Los terrenos más apropiados para realizar la infiltración artificial se ubican al norte del río Maipo, en la comuna de la Pintana. En este sector la permeabilidad es de 1x10-3 m/s y la profundidad del nivel estático es en promedio 120m. La presencia de canales de regadío en el sector hace posible el transporte de los excedentes de verano del río Maipo al lugar seleccionado. No es necesario un mayor tratamiento del agua a infiltrar dado que el origen del agua de los canales y de la napa es la misma, el río Maipo. Sin embargo, sí se requiere un filtrado previo para eliminar sólidos en suspensión. Se propone la realización de 70 pozos de inyección de 130m de profundidad, que en total infiltrarían 26,1 millones de m3 por año. La infiltración se realizaría durante el verano, cuando el caudal es mayor debido a los deshielos, cuando éste supere una probabilidad de excedencia del 20%, lo que sucedería con un periodo de retorno de 5 años. Se propone comenzar con un proyecto piloto, evaluar el comportamiento del agua en profundidad y luego seguir con proyectos de mayor envergadura. Se estima un aumento del nivel freático de unos 20m por cada evento de infiltración, lo que da un margen de capacidad de almacenamiento para al menos 5 eventos de infiltración. El cálculo del VAN del proyecto indica que éste es rentable a corto y mediano plazo.

La necesidad de regular la emisión de residuos a diferentes ambientes hídricos ha motivado el desarrollo de diversas normativas entre las que se destacan las desarrolladas para aguas subterráneas, particularmente el D.S. N° 46 de 2002 “Norma de Emisión de Residuos Líquidos a Aguas Subterráneas” en la cual se establece la necesidad de determinar la calidad natural ante la eventualidad de que se tenga una vulnerabilidad alta en la zona de infiltración. La falta de una metodología para dicho fin motiva el desarrollo de este trabajo de Tesis. Para desarrollar la metodología fue necesario conocer el contexto bajo el cual se determina la vulnerabilidad, así como también se estudió la metodología aplicada en Chile para su determinación, comprendiendo así el contexto general bajo el que se debe definir la calidad natural de un determinado lugar. Entendido esto último se definió el concepto de calidad natural, el cual corresponde a las características físicas y químicas que las aguas subterráneas adquieren producto de la interacción, tanto química como física, con el medio con el cual está en contacto, sin que las concentraciones de los más importantes cationes y aniones originados por las actividades antrópicas generen influencias perceptibles a los provenientes de las rocas o el suelo. A partir de lo anterior se desarrolló la metodología para determinar calidad natural, la cual se basó en diferentes esquemas internacionales estudiados y adaptados a las condiciones nacionales en relación a los niveles de información existentes, y que a partir de una serie de parámetros mínimos a monitorear y la recopilación de la información hidroquímica histórica, geológica e hidrogeológica y junto al catastro de las actividades antrópicas desarrolladas en el sitio de estudio definido para el caso, permite, utilizando una serie de criterios entre los cuales se destacan la preselección de muestras, valores límites para parámetros asociados a contaminación antrópica, entre otros, definir la calidad natural de un determinado lugar, lo cual se complementa con la incorporación de información más detallada, en términos geológicos, hidrogeológicos e hidroquímicos. Así mismo esta metodología tiene como objetivo adicional identificar los procesos involucrados en la hidroquímica natural del agua subterránea, lo cual se efectúa a partir de la medición de parámetros como Nitrato, Hierro, Oxígeno Disuelto, Potencial Redox, entre otros. Para analizar los alcances de la aplicación de la metodología a diferentes escalas y niveles de información, ésta fue aplicada en dos casos: el primero a nivel nacional, en el cual se hizo latente la inaplicabilidad de la metodología producto de que la información existente a estas escalas no es detallada o no existe, así como también se hizo presente la distribución espacial no homogénea de la red de monitoreo de calidad en ciertas regiones; no obstante lo anterior, sí fue posible analizar la distribución, por zonas, de los parámetros más importantes, comparándose con los valores normativos existentes, dando como resultado una tendencia general al cumplimiento de éstas. En el segundo caso, la metodología fue aplicada a un nivel de escala menor, particularmente en el acuífero de la cuenca del río Aconcagua, caso en el cual la metodología pudo ser aplicada con relativo éxito, dado que los niveles de información eran suficientes para determinar de forma cuantitativa los rangos máximos y mínimos de las concentraciones de una serie de parámetros, sin embargo, la falta de información más detallada no permitió identificar los probables procesos y las condiciones existentes en el acuífero, como tampoco identificar el origen real de la contaminación. A modo de síntesis, se puede afirmar que, a partir de las discusiones generadas en la aplicación de la metodología, se pudo establecer que la aplicabilidad de ésta depende de factores críticos como el nivel de información disponible para las escalas a las cuales se desee trabajar, ya sea geológica o hidrogeológica, contar con datos hidroquímicos históricos, monitoreo de parámetros asociados a los procesos que modifican la calidad de las aguas así como también de aquellos parámetros que permitan evaluar el grado de impacto antrópico existente en un determinado sitio. Finalmente, se realiza una serie de recomendaciones, las que apuntan fundamentalmente a una mejora de la red de monitoreo de calidad de aguas subterráneas existente y la incorporación de parámetros a los análisis que se realicen a las muestras de la red de calidad, entre otros.

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Geólogo / La región de Tarapacá se caracteriza por sus cuencas endorreicas, ya sea en el Altiplano (cuencas altiplánicas) como en la Depresión Central (cuenca Pampa del Tamarugal). Estas cuencas endorreicas limitan al norte y al sur con cuencas exorreicas que tienen su desembocadura en el mar (Camiña y Río Loa). Sumado a esta característica, también destaca la condición de clima árido, cuya evaporación supera con creces a la precipitación, condicionando el funcionamiento hidrológico e hidrogeológico de esta zona, en la cual dominan los ambientes evaporíticos y napas subterráneas con recarga lateral. En el presente trabajo se realiza un análisis geológico, hidrológico e hidrogeológico para estudiar la interacción entre dos sistemas de importancia hidrogeológica en la región de Tarapacá, estos son el acuífero Pampa del Tamarugal y la cuenca de la Quebrada de Tarapacá. El área de estudio comprende la cuenca de la quebrada de Tarapacá, y también el abanico aluvial situado a la salida de la cuenca, dentro del cual se localiza el sondaje Huara de la Dirección General de Aguas (DGA). Este organismo del Estado es el que ha solicitado el estudio sedimentológico y estratigráfico de este sondaje. Desde el punto de vista geológico se realizó una descripción sedimentológica y estratigráfica del sondaje, cuya interpretación sedimentaria es complementada con los valores de conductividad hidráulica en distintos tramos del sondaje, obtenidos a partir de ensayos realizados por el IDIEM. Mediante una caracterización hidrogeológica, se definen unidades de importancia hidrogeológica en el área de la cuenca, considerando la geología, la hidrografía y usando métodos de SIG y teledetección. A partir de la caracterización hidrogeológica, se estudia y analiza hidrológicamente la cuenca, lo cual conduce a la estimación la recarga natural hacia el acuífero Pampa del Tamarugal mediante el método de la Curva Número. Con este método y con una caracterización de los parámetros morfométricos de la cuenca, se hace una estimación de caudales máximos líquidos a la salida de la cuenca, con los cuales se calculan caudales y volúmenes mínimos y máximos detríticos que permiten desarrollar modelos flujos de detritos para el abanico aluvial, para una escenario de caudales con períodos de retorno de 100 años y otro escenario que reproduce el evento de crecidas de 2012 que ocurrió en la región de Tarapacá. Como conclusiones generales de este trabajo se obtiene que la interacción que existe entre el acuífero de la Pampa del Tamarugal y la Quebrada de Tarapacá se ve reflejada en la sedimentología y estratigrafía de los depósitos de flujos de detritos y de inundación del sondaje Huara.

Geólogo / La ciudad de Talca se encuentra en la Depresión Central de Chile, en los 35°S, aproximadamente, en el flanco oriental de la Cordillera de la Costa. Al igual que otras ciudades ubicadas en longitudes similares, se encuentra altamente contaminada en invierno por material particulado del tipo PM 2.5 y PM 10, lo cual podría verse mitigado en gran medida por el uso de calefactores cero-emisión de alta eficiencia eléctrica, como lo son las bombas de calor geotérmicas. El acuífero bajo la ciudad ofrece un gran potencial para su implementación, ya que se trata, mayoritariamente, de gravas y arenas pertenecientes al abanico aluvial del Río Maule y Río Lircay con una potencia respetable, de hasta 500 metros en algunos sectores. La profundidad del nivel estático fluctúa entre los 1.6 y 47 metros, con espesores saturados entre 15 y 83 metros y un flujo preponderante hacia el W-NW. Un 90% de los derechos de aguas otorgados por la DGA extraen al menos 6 l/s y las transmisividades alcanzan valores de hasta 7300 m2/día. Las temperaturas de las aguas subterráneas, por otra parte, fluctúan entre 15.8 y 19.2 °C, las que permiten estimar un COP entre 6.4 y 7.4 para sistemas verticales abiertos. En el caso de los sistemas verticales cerrados, existen zonas de menor y mayor favorabilidad, obteniéndose valores de sHE entre los 43 y 86 W/m, donde los más altos representan altos flujos subterráneos controlados principalmente por una mayor conductividad hidráulica de los sedimentos y alto gradiente. Por último, en el caso de los sistemas horizontales cerrados, y mediante una estimación de la temperatura del subsuelo a 1.5 metros de profundidad, usando una ecuación armónica simple y una difusividad térmica de 0.04817 m2/día, el valor del COP fluctúa entre 3.5 y 4.7, con un valor promedio anual de 4.1. Un análisis de sensibilidad arroja una variación máxima de 7.7% con respecto a la profundidad. Usando demandas variables en base a una zonificación hecha con información disponible de demandas térmicas, se concluye que un nivel estático profundo propicia el uso de sistemas verticales cerrados y/o horizontales cerrados, sin embargo, con demandas por sobre los 3 kW, es preferible en casi cualquier caso el uso de un sistema vertical abierto, dado lo somero del acuífero en la ciudad y los parámetros hidráulicos que este presenta. En la zona poniente del Río Claro, y dado que el espesor sedimentario disminuye por la Cordillera de la Costa, se recomienda instalar sistemas horizontales cerrados. / Este trabajo ha sido financiado por el Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes, CEGA