Caracterización hidrogeoquímica de los flujos de agua subterránea que alimentan el sistema hídrico del sureste del Salar de Atacama, región de Antofagasta, Chile

Abstract

En el borde Oriental y Sur de la cuenca del Salar de Atacama se presenta el contacto de un acuífero de agua salobre a salado con un cuerpo de salmuera, que por la diferencia de densidad de estos fluidos, hace que la zona de interfaz entre ellas tenga una característica muy especial, donde la masa de salmuera actúa como una barrera semipermeable. En el borde sur, la salmuera se acuña hacia el sur, alcanzando profundidades de 70 m en el sector de Tilopozo (mayor pendiente) y en el sector del Sistema Peine una pendiente suavizada que no supera el 5%. El acuífero salobre que se sitúa sobre esta interfaz, descargan en superficie sobre los depósitos salinos de material fino, formando las lagunas que actualmente se presentan en los sistemas de La Punta La Brava y Peine (zonas de descarga del acuífero salobre). Los acuíferos salobres provenientes del borde Este y sur del Salar al igual que los sistemas de lagunas presentan tendencias a ser más alcalinos (7,8 y 8,4 respectivamente), con conductividades que van aumentando en sentido de las direcciones de flujo del agua (4.152 a 19.166 µS/cm) hasta alcanzar valores promedio de 43.659 µS/cm en las Lagunas La Punta y La Brava (Sistema La Punta-La Brava); y 52.572 µS/cm en las Lagunas Salada, Saladita e Interna (Sistema Peine), ya que estas representan la zona de descarga del acuífero en relación a la salmuera del núcleo que es levemente ácida (entre 6,5 y 7,2) y su conductividad se mantiene entre 448.667 y 618.700 µS/cm. Tanto la salmuera como el acuífero salobre a salado, en los 15 Km finales hasta la zona de descarga del acuífero, son cloruradas sódicas, notándose las variaciones en órdenes de magnitud mucho mayores para la Salmuera del núcleo en relación al acuífero salobre a salado y zonas de descarga del acuífero, donde a medida que los flujos subterráneos ingresan e interactúan con los depósitos salinos existentes en el borde sur del Salar aumentan las concentraciones de los cationes y aniones (cloruro y sodio principalmente), para finalmente aflorar a la superficie en los sistemas de Lagunas de La Punta-La Brava, y Sistema Peine (zonas de descarga). Las aguas que se encuentran en los sectores del Borde Oriental, Borde Sector Tilopozo y Borde Sector Tilomonte, presentan composiciones más coincidentes con la composición isotópica de las precipitaciones del área de recarga (baja conductividad y empobrecidas en deuterio, debido al poco tránsito de estas aguas desde las cabeceras de cuenca). Las muestras de agua del Sector Tilopozo, presentan una leve afectación producto de la evaporación, lo que podría corresponder solamente a la que ocurre durante la infiltración hacia el acuífero (están más enriquecidas en ðD y ð18O y presentan mayor conductividad y concentración de cloruros). Los sistemas de Lagunas La Punta La Brava y Peine muestran concentraciones isotópicas más ligeras, mostrando su afectación por evaporación pero también muestra que estos cuerpos de agua muestran una renovación continúa de sus aguas, lo que causa que estos cuerpos de agua no presente composiciones tan evaporadas como las que se observan en las muestras de salmuera del núcleo. Las muestras de Salmuera del Núcleo, mostraron gran afectación por evaporación, concordantes con su origen, ya que estas aguas se han acumulado en el depocentro de la cuenca durante la formación de la misma y se han ido evaporando formando el salar. El rango de composición es alto, pero en su mayoría las muestras de este sector presentan composiciones alrededor de los -20 a -30 ‰ en la ðD y entre -1 y +2 ‰ para el valor de ð18O. Los índices de saturación para los puntos analizados indican que los minerales de carbonatos (Dolomita, Calcita y Aragonito) y el Talco (Silicatos) presentan sobresaturación en todas las soluciones, aumentando su concentración en la dirección del flujo asociado a la interacción con los depósitos salinos (Costra de Cloruros yesifera y costra yesifera de sulfato y cloruros). Además, se observa en las soluciones de los pozos perforados de los sectores Tilopozo y Sistema Peine sobresaturación de Baritina (Sulfatos), Calcedonia y Cuarzo (silicatos).

In the eastern edge and the southern edge of the basin of the Salar de Atacama, contact between an aquifer of brackish to salty water with a brine body occurs, and the difference in density of these fluids makes the interface zone between them has a very special characteristic, where the mass of brine acts as a semipermeable barrier. In the southern edge, the brine is wedged to the south, reaching depths of 70 m in the Tilopozo sector (steeper) and in the sector of the Peine system a smooth slope that does not exceed 5%. The brackish aquifer that is on this interface discharges into surface on the salt deposits of fine material, forming lagoons that currently are present in the systems of La Punta La Brava and Peine (zones of brackish aquifer discharge). The brackish aquifers from the eastern edge and the southern edge of the Salar, the same as the lagoon systems, tend to be more alkaline, with conductivities that increase following the directions of the water flow (4.152 to 19.166 µS/cm) until reaching average values of 43,659 µS/cm at La Punta and La Brava lagoons (La Punta La Brava system); and 52,572 µS/cm at Salada, Saladita and Interna lagoons (Peine system), since these represent the discharge zone of the aquifer in relation to the brine of the core that is slightly acidic and its conductivity remains between 448,667 and 618,700 µS/cm. Both the brine and the brackish aquifer present sodium chloride in the last 15 km up to the discharge zone of the aquifer, showing variations in orders of magnitude far greater for the core's brine relative to the brackish aquifer and the discharge zones of the aquifer, where while groundwater inflows interact with salt deposits existing in the southern edge of the Salar, concentrations of cations and anions are increased (mainly sodium and chloride), to finally come to the surface in the systems of La Punta-La Brava lagoons and the Peine system (discharge zones). The water found in the areas of Eastern edge, Tilopozo sector edge and Tilomonte sector edge have compositions matching the isotopic composition of precipitation in the recharge zone (low conductivity and depleted deuterium due to low movement of this water from the headwaters of the basin). Water samples of the Tilopozo sector are slightly affected due to evaporation, which may correspond only to that occurring during infiltration into the aquifer (the water is more enriched in ðD and ð18O and have higher conductivity and chloride concentration). The Lagoons of La Punta La Brava and Peine systems show lighter isotopic concentrations affected by evaporation, and also it is demonstrated that these water bodies show a continuous renewal of its water, causing that these water bodies do not have compositions with the level of evaporation of those in the samples of the core's brine. The samples of the core's brine are highly affected by evaporation, consistent with its origin, since this water is accumulated in the basin depocenter during the formation of the same, and by evaporation the salar has been formed. The composition range is high, but most samples of this sector have compositions around -20 to -30‰ in the ðD and between -1 y +2‰ for the value of ð18O. Saturation indices for the points analyzed indicate that minerals of carbonates (Dolomite, Calcite and Aragonite) and Talc (silicates) have oversaturation in all solutions, increasing their concentration in the direction of the flow associated with the interaction with the salt deposits (gypsiferous chlorides crust and gypsiferous crust of sulfate and chloride). Moreover, oversaturation of Barite (sulfates), Chalcedony and Quartz (silicates) is observed in solutions of wells drilled in the sectors of Tilopozo and Peine System.