HYDROGEOLOGICAL CONCEPTUAL MODEL OF THE CAMIÑA AQUIFER XIV CONGRESO GEÓLOGICO CHILENO HYDROGEOLOGICAL CONCEPTUAL MODEL OF THE CAMIÑA AQUIFER Matías Taucare, Elisabeth Lictevout, Claudio Moya, Sonia Amaro Buenas días estimados. Voy a exponer algo breve sobre esta investigación. La Serena, Octubre 2015

Contenidos Introducción: Metodología: Resultados: Conclusiones: Planteamiento del problema Objetivos Ubicación Geología Metodología: Inventario puntos de agua TEM Inversión datos Interpolación Resultados: Por sección Perfiles TEM Modelo conceptual Conclusiones: Síntesis de unidades hidrogeológicas Antes de todo, les daré a conocer la estructura de la presentación. Comenzaré con el capítulo de introducción, donde voy a explicar el porque de esta investigación, sus objetivos, la ubicación del área de estudio y la geología del área. Luego, daré a conocer las metodologías utilizadas. En el capítulo 3, presentaré los resultados obtenidos, para luego finalizar con el capítulo de conclusiones.

I. Introducción. Planteamiento del problema Principalmente por la falta de información y conocimiento de los recursos hídricos en esta parte de la región. La agricultura es la principal actividad de los habitantes de la quebrada Camiña, de modo que el agua es utilizada principalmente en regadío, la cual es proveniente del río Camiña que fluye hacia el oeste a través de la quebrada. Si bien los recursos hídricos son de gran importancia en la zona, todavía no hay información de cómo funciona el sistema hidrogeológico. Y considerando que el área de estudio se encuentra en una de las zonas más áridas del planeta, es necesario tener conocimiento de la distribución y comportamiento de este recurso.

Objetivos Objetivo general I. Introducción. Objetivos Objetivo general Conocer las unidades geológicas que componen el acuífero y a las profundidades que circula el agua para poder entender el sistema hidrogeológico. El objetivo general es conocer las unidades geológicas que componen el acuífero y a las profundidades que circula el agua. Esto por medio de estudios geológicos e hidrogeológicos, apoyados de métodos geofísicos electromagnéticos.

Ubicación y accesos I. Introducción. El área de estudio esta ubicada entre la Depresión Central y Precordillera de la Quebrada Camiña, a unos 200 km al noreste de la ciudad de Iquique. Sus rutas de accesos son la ruta A-45 y A-41.

Secuencia de piedemonte andina (Naranjo y Paskoff, 1985). I. Introducción: Geología. Secuencia de piedemonte andina (Naranjo y Paskoff, 1985). CEF, Fm Cerro Empexa AF, Fm Azapa OF, Fm Oxaya EDF, Fm El Diablo LF, Fm Latagualla APF, Fm Altos de Pica Para no entrar en mayores detalles, la principal formación geólogica pertenece a la secuencia de piedemonte andino, que es una cubierta volcano – sedimentaria depositada entre el oligoceno y mioceno. Esta secuencia aflora a lo largo del borde occidental de la precordillera desde los 18°s hasta los 21°s, siendo nombradas de diferente forma según la latitud. Para evitar confusiones se construyó este panel de correlación. Así, en la zona de Arica desde 18°s hasta aproximadamente los 19°s se definieron las formaciones (de más antigua a más joven) Azapa, Oxaya y el Diablo. Entre los 19°s y los 19°30’s, se conoce como Fm Latagualla. Y hacia el sur, se nombró como Fm Altos de Pica.

Unidades geológicas Substrato Pre - Oligoceno Sedimentos Considerando que el tema central de esta presentación es la geofísica aplicada a la hidrogeología, describiré brevemente las unidades geológicas Las unidades geológicas más antiguas en este sector son la Fm Cerro Empexa y los intrusivos indiferenciados. La primera unidad es una secuencia de conglomerados, areniscas y lutitas depositadas durante el cretácico superior hasta el paleoceno. Los intrusivos, son rocas hipabisales que se pudieron agrupar en intrusivo diorítico e intrusivo granítico, a pesar de eso no fue posible reconocer un límite entre ellos. Estos últimos intruyeron a la formación Cerro Empexa y subyacen a la Formación Latagualla, por lo tanto se le asigno una edad entre el cretácico superior y oligoceno. En conjunto se consideran el substrato para las rocas post – oligocenas. También esta presente la formación Latagualla de la cual se pueden reconocer dos de sus cuatro miembros. El más antiguo, el Miembro Camiña o Miembro uno, son potentes ignimbritas con niveles de conglomerado subordinados. El más reciente, el Miembro Pacagua o Miembro 4, está formado por conglomerados, areniscas y en menor cantidad lutitas. Las lavas de Tana es una secuencia de andesitas. Luego, del Plioceno en adelante se encuentran solo depósitos semi consolidados. Los más antiguos corresponde a los depósitos de remoción en masa (avalanchas y depósitos de deslizamientos rotacionales). Los más jovenes corresponden a depósitos aluviales, depósitos de abanico aluvial y depósitos fluviales. Sedimentos semi – consolidados

II. Metodología. Metodología Recopilación bibliográfica y revisión de imágenes satelitales. Trabajo de terreno: Inventario de puntos de agua. Medición geoeléctrica. Procesamiento de datos: Inversión de datos. Interpolación. El método utilizado en esta tesis se dividió en tres etapas, la primera consistió en una recopilación bibliográfica y revisión de imágenes satelitales. En la segunda etapa, de Terreno, se realizó un inventario de puntos de aguas y se llevo a cabo la medición geoeléctrica del terreno. El procedimiento empleado en los dos últimos puntos lo explicare a continuación. Durante la tercera y última étapa, se procesaron los resultados de la campaña TEM. La inversión de datos fue a través del software Zond Tem y la interpolación fue realizada en Leapfrog Geo.

Trabajo de terreno: Inventario de puntos de agua. A puntos de agua me refiero a vertientes y pozos. Para su registro, tuve que diferenciar entre vertientes y humedales. Esta diferencia radica en que los primeros son zonas húmedas a las que se pudo acceder y se encontró donde se descargaba el agua, en cambio, se catalogó como humedales a las zonas húmedas que no se pudo acceder o no se encontró por donde el agua se descargaba. Según esto, contamos con 8 vertientes y 18 humedales. Después de registrar los puntos de agua, se realizó un mapa de distribución espacial. En el se puede observar que hay un único pozo en el área de estudio, el cual no fue muy útil, ya que no se encontraba en las unidades de interés. Por ende, las vertientes son la principal fuente de información.

Trabajo de terreno: Mediciones geoeléctricas. Las mediciones geoeléctricas fueron realizadas por medio del método transiente electromagnético (TEM). El cual consiste en aplicar corriente eléctrica al subsuelo a través de un circuito. Luego, se interrumpe la corriente y se mide el campo magnético generado por la respuesta de los materiales del terreno. De esto se obtiene como resultado la resistividad de las unidades del subsuelo al paso de la corriente, el cual depende principalmente de la porosidad de las rocas, grado de consolidación, grado de saturación y la mineralización del agua en los poros. Las resistividades obtenidas son comparadas con esta tabla que relaciona el contenido de agua con la resistividad. Se eligió este método debido a la facilidad de delimitar zonas según el contenido de agua o tipo de roca y también, por que da información, indirecta, de las profundidades y unidades de roca en que el agua se puede encontrar

Trabajo de terreno: Mediciones geoeléctricas. Esta medición se llevo a cabo en 9 puntos de interés, los que se puedenobservar en la figura: Cam – 1, Cam – 2 y Cam – 3 forman el perfil de Quistagama; Cam – 4, Cam – 5 y Cam – 6 forman el perfil del río en Quistagama; y por último, Cam – 7, Cam – 8 y Cam – 9 forman el perfil de Chillayza.

III. Resultados Primero mostraré los resultados por sección obtenidos de la inversión y luego los perfiles TEM.

En la parte izquierda se observan los gráficos resistividad vs tiempo, al centro el modelo estratificado y a la derecha la columna interpretativa. La simbología se puede observar ahí (apuntar). Estos datos son los obtenidos en las estaciones del perfil Quistagama, aquí se puede observar que las resistividades más bajas se asocian principalmente a tobas de la formación latagualla, sin embargo la resistividad no es siempre la misma en la misma unidad, esto se interprete de esta manera: Las tobas se encuentran diaclasadas, pero no de manera isótropa. Por lo tanto en los lugares de menor resistividad es por el aumento fracturas y por el posible contenido de agua. Se percibe también que el intrusivo y las lavas no presentan agua.

Estos datos corresponden a las estaciones del perfil del río en Quistagama. En esta zona, las mediciones fueron realizadas en las terrazas fluviales y directamente bajo ellas se encontraba el substrato pre – oligoceno, principalmente intrusivo. El color verde representa a la Fm Cerro Empexa y el color piel a los depósitos fluviales. En estos puntos, a diferencia de la zona anterior, se obtuvieron muy bajas resistividades para los intrusivos. Esto se interpreto por un alto grado de fracturamiento de estas rocas, lo que permitió almacenar agua. Además, se indica la presencia de sales disueltas en el agua, lo que puede ser producto de disolución de elementos aportados por la alteración hidrotermal.

Aquí se observan los datos obtenidos para el perfil de Chillayza Aquí se observan los datos obtenidos para el perfil de Chillayza. El color naranja representa a los conglomerados del Miembro Pacagua. Al igual que en el perfil de Quistagama, se mantiene el mismo comportamiento en las tobas del Miembro Camiña. Para el caso del Miembro Pacagua, se observan muy altas resistividades en los primeros 60 m y en los niveles más profundos muy bajas resistividades. Estos resultados son producto de la cementación de los niveles superiores de conglomerados por sulfatos, lo que provoco la disminución de las porosidad, y que los niveles inferiores están altamente saturados en agua con presencia sales disueltas.

Perfiles TEM III. Resultados Después de obtener los resultados de cada estación de medición, se procedió a elaborar los perfiles TEM correspondiente a la interpolación de los datos. Los colores azules indican mayor presencia de agua y los rojos una roca totalmente seca. A pesar que se observan grandes manchones azules, tengo que señalar que para confirmar esto se necesitan más mediciones, puesto que las distancias entre algunas estaciones son muy grandes y aunque la geología se mantiene homogénea en su extensión, las fracturas no neceseriamente lo son.

Modelo hidrogeológico conceptual III. Resultados. Modelo hidrogeológico conceptual Tres sistemas de flujo de agua diferente: Sistema de la ladera norte. Sistema de la ladera sur. Sistema del río. Una vez entendida la función que cumple cada unidad de roca, sumado a todos los antecedentes recopilados, se concluyó que en este segmento de la quebrada existen 3 sistemas hidrogeológicos diferentes. Ambas laderas de la quebrada tienen funcionamientos distintos, debido a desigualdades estructurales y geomorfológicas que son factores fundamentales en la dinámica de los flujos subterráneos. A estos se suma el sistema que es resultado de la interacción del río con los sedimentos fluviales.

Ladera norte III. Resultados. Vertientes En la ladera norte, las aguas que fluyen subterráneamente, son producto de las precipitaciones que se infiltran a través de diaclasas de las lavas de Tana. Luego el agua es alojada en las rocas del Miembro Camiña.Su principal descarga es a por medio de los manantiales, que aparecen en el contacto con el substrato pre – oligoceno. La ladera, presenta dos dominios diferentes separados por la flexura Moquella: Hacia el este de la estructura, el Miembro Camiña se encuentra cubierto por las lavas de tana y se dispone por sobre el substrato pre oligoceno, encontrándose colgado con respecto el nivel del río, además hay numerosas vertientes. Hacia el oeste, el Miembro Camiña es cubierto por el Miembro Pacagua y no aparecen vertientes. Se desconoce el origen del agua alojada en el Miembro Pacagua, sin embargo se plantean tres hipótesis: - La primera, indica que el agua corresponde a una antigua recarga en algún periodo más húmedo que el actual. La segunda, sugiere que el agua alojada en el Miembro Camiña en cotas superiores circula a través de la flexura Moquella hacia las unidades ubicadas en cotas inferiores Puede haber una posible interacción del flujo de agua subterráneo entre ambos miembros. Esto es sugerido por los datos geofísicos de la zona de Chillayza.

Ladera sur III. Resultados. E W Falla Cuisama La ladera sur presenta el mismo sistema que en la ladera norte, a diferencia que el miembro Camiña suministra de agua a los depósitos de remoción en masa a través de vertientes. Este sistema se concentra en el extremo nor-oriental del área de estudio porque no tiene continuidad hacia el oeste, puesto que la ladera presenta una morfología bastante delgada y con poca extensión lateral provocado por avalanchas y deslizamientos. Además, la falla Cuisama alza el substrato impermeable por sobre las unidades permeables, impidiendo el paso del agua proveniente de la parte oriental.

III. Resultados. Río Por último, el tercer sistema, corresponde a un acuífero formado por los sedimentos fluviales. Este interactúa con la escorrentía superficial y se recarga durante los meses de verano por las lluvias del invierno altiplánico, que aumentan el caudal del río. Sin embargo, durante el resto del año no llueve, por lo tanto la napa fluvial alimenta la corriente de agua. La descarga de esta unidad hidrogeológica es principalmente por evapotranspiración. Su interacción con los otros sistemas es por la descarga de agua de los manantiales que circula por los abanicos aluviales y llegan al río.

Síntesis de la hidrogeología IV. Conclusiones. Síntesis de la hidrogeología En la quebrada existen 3 sistemas hidrogeológicos diferentes. El substrato impermeable está constituido por los intrusivos indiferenciados y por la Formación Cerro Empexa. Las lavas de Tana funcionan como un medio permeable que facilitan el paso de agua. El Miembro Camiña de la Formación Latagualla, funciona como un medio permeable por las fracturas. El Miembro Pacagua de la Formación Latagualla es una unidad de alta permeabilidad. Las mediciones TEM entregan datos indirectos de la profundidad en la que el agua está alojada. Considerando que el objetivo general propuesto al comienzo de este proyecto fue identificar las unidades geológicas que componen el o los acuíferos y a las profundidades que se podía encontrar el agua, sintetizaré las unidades geológicas con sus propiedades hidrogeológicas para luego concluir en el modelo cualitativo que explica la circulación de agua subterránea en esta parte de la quebrada. Así, podemos indicar que la formación cerro empexa junto a los intrusivos, constituyen el substrato impermeable para las unidades post – oligocenas. Sin embargo, hay zonas muy localizadas donde estas rocas almacenan agua. Las lavas de tana son rocas litificadas que presentan porosidad secundaria por fracturas, transmiten agua a profundidad, pero no tienen la capacidad de almacenarla. La principal unidad hidrogeológica en el área es el Miembro Camiña de la Fm Latagualla, ya que presenta evidencias directas de su contenido de agua. Son rocas que además de almacenar agua, funcionan como un medio permeable por las fracturas. El Miembro Pacagua es una unidad de alta permeabilidad. No obstante, los niveles superiores de esta secuencia están cementados, disminuyendo drásticamente su porosidad y por lo tanto su permeabilidad. Y por último, si bien las mediciones TEM entregan datos indirectos respecto la profundidad en el que el agua está alojada, con el conocimiento geológico del área se puede tener seguridad de estas mediciones, además indicar de manera fiable en que rocas se aloja este recurso. Pese a ello, no podemos asegurar la continuidad lateral del acuífero ni contabilizar las reservas de agua.

Fin Y para terminar esta presentación, debo decir que se logró completar cada uno de los objetivos propuesto y se pudo adquirir una gran cantidad de información y conocimiento en un lugar donde era tan escasa. Esto mismo da pie a nuevas preguntas para comenzar nuevas investigaciones. Muchas gracias por su atención.