Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geóloga / En un contexto en que los métodos de exploración de recursos geotérmicos tienen que ser cada vez más eficientes, una comprensión más clara de los factores que controlan la localización y naturaleza de los reservorios de alta entalpía en los Andes chilenos es un requisito clave. Debido a esto, se hace necesario utilizar herramientas geoquímicas especializadas, en particular para agua geotermal con influencia de lago salino, y así establecer modelos que discriminen entre entradas de solución salina de superficie respecto a potenciales signaturas químicas e isotópicas relacionadas con la presencia de reservorios geotermales profundos. A la fecha, sólo un número muy limitado de estudios han reportado concentraciones de elementos traza e isótopos de B, Li y Sr en aguas de salares en el norte de Chile, todos ellos destinados a diferenciar las contribuciones relativas de reservorios y salmueras superficiales en los manantiales termales en borde de lagunas y salares. Sobre esta base, el objetivo principal de este trabajo es definir dichas señales químicas e isotópicas de las diferentes fuentes que aportan iones a las aguas termales al Salar de Surire y a la Laguna Tuyajto en el Altiplano de la I y II región, Chile. Así, se pretende identificar la naturaleza y extensión de procesos de mezcla entre los miembros extremos evaporíticos y geotermales, para finalmente cuantificar el aporte de iones en aguas termales de ambientes salinos según su fuente.
Los objetivos propuestos fueron alcanzados mediante el estudio de un set de muestras de agua subterránea y superficial, depósitos evaporíticos, de sinter y volcánicos, y un experimento de disolución de sales. Se analizaron las razones isotópicas de 87Sr/86Sr para estudiar las fuentes de los iones en las aguas, y las concentraciones de elementos mayores, traza e isotopos estables de Li (δ7Li) y B (δ11B) para entender las fuentes y los alcances de los procesos hidrogeoquímicos que afectan las aguas geotermales.
Las concentraciones de magnesio en aguas termales (~19,7 mg/L en Polloquere; 59 mg/L en Tuyajto) están significativamente empobrecidas en relación con las aguas de lagos salinos (~685,2 mg/L en Polloquere; 7457 mg/L en Tuyajto). La concentración total de Sr en aguas termales es baja (Sr=3,7 mg/L, 87Sr/86Sr=0,706244 en Polloquere; Sr=2,7 mg/L, 87Sr/86Sr=0,707385 en Tuyajto) mientras que para aguas salinas ésta es alta (Sr=31 mg/L; 87Sr/86Sr=0,706314 en Polloquere; Sr=41mg/L, 87Sr/86Sr=0,70823 en Tuyajto). Las concentraciones y datos isotópicos de Li y B en Polloquere son Li=139 mg/L, δ7Li=5,37, B=795 mg/L, δ11B=10,6 para aguas de lagos salinos y Li=12,2 mg/L, δ7Li=2,96, B=73 mg/L, δ11B=5,09 para aguas termales. Mientras que en Tuyajto son Li=58,9 mg/L, δ7Li=6,66, B=910 mg/L, δ11B=3,91 para aguas de lagos salinos y Li=0,68 mg/L, δ7Li=4,24, B=3,2 mg/L, δ11B=-0,41 para aguas termales Los datos experimentales de disolución de minerales evaporíticos (por ejemplo, ulexita, halita, yeso) muestran que la concentración total de Cl (~3242 mg/L) y razones Br/Cl, (~6,5 10-4) de las aguas experimentales resultantes son similares a las composiciones medidas para las aguas termales (Cl=~1953, Br/Cl=~7,5 10-4).
A partir de los resultados obtenidos, se propone un modelo en donde el agua adquiere la signatura isotópica de Sr Li y B de las rocas volcánicas presentes en las cuencas. La meteorización incentiva la captación de 6Li y 10B en arcillas. Mientras que las condiciones áridas superficiales, por un lado, gatillan la evaporación de las salmueras de lago, favoreciendo la incorporación del isotopo más liviano (10B) en la fase vapor, y, por otro lado, estimulan la precipitación de minerales evaporíticos, entre ellos boratos, que captan 10B en la forma tetrahedral. La precipitación y disolución minerales evaporíticos induce cambios en la signatura isotópica, tanto en los minerales cristalizados como en la salmuera residual, haciendo factible la identificación de aportes de solutos provenientes de los depósitos evaporíticos superficiales o de salmueras de lago en las aguas subterráneas (participación de salmueras en aguas subterráneas de Surire entre 5,8 y 53%; en Tuyajto entre 0,73 y 30%). Dado que δ7Li junto con δ11B entregan evidencias de fraccionamiento estimulado por captación de 7Li y 10B en arcillas y boratos, la signatura del posible equilibrio termodinámico que ocurre en profundidad, en los reservorios geotermales, se pierde. Los valores isotópicos de estroncio en las aguas y depósitos evaporíticos, reflejan las razones isotópicas de rocas y depósitos volcánicos continentales. La precipitación de minerales de alteración geotermal en profundidad y durante el ascenso (e.g. calcita, evidenciado por aumento de F acompañado de la disminución de Ca en aguas termales; arcillas, evidenciado por razones Mg/Cl), y procesos de intercambio iónico (e.g. captación de K en arcillas, evidenciado por razones K/Cl), caracterizan la química de las aguas termales salinas.
En este estudio fueron aportados antecedentes de utilidad en la exploración de recursos geotermales asociados a lagos salinos en el Altiplano de Chile. La detección química de la señal salina superficial en las aguas subterráneas es compleja y su detección debe considerar diversos aspectos (química de cationes, aniones y trazas). Datos isotópicos inéditos de Li B y Sr entregan información sobre la génesis de las fuentes termales salinas, al identificar los procesos que las afectan durante su línea de flujo y al cuantificar su interacción el ambiente salino superficial.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/140833 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Lagos Durán, Laura Valentina |
| Contributors | Morata Céspedes, Diego, Reich Morales, Martín, Daniele, Linda, Achurra Reveco, Luciano |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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