Competencias especficas para Geologa en Latinoamerica

XII Congreso Geológico Chileno
Santiago, 22-26 Noviembre, 2009
S1_013
Hidrogeoquímica de las Aguas Subterráneas de Isla de Pascua
(Chile)
Herrera, C. 1,2, Custodio, E.2
(1) Departamento de Ciencias Geológicas. Universidad Católica del Norte.
(2) Dep. Ing. Terreno, Univ. Politécnica de Cataluña, Barcelona. España.
[email protected]
Introducción
Para una gestión adecuada de los recursos hídricos subterráneos, debe formularse un
modelo conceptual de funcionamiento del sistema acuífero que responda lo mejor posible
a la realidad que se quiere estudiar. Cuando la información es muy escasa, como sucede
en la situación aquí considerada, deben utilizarse todas las herramientas razonablemente
al alcance, en las cuales las técnicas hidrogeoquímicas e isotópicas ambientales suelen
ser un apoyo esencial.
Geología de isla de Pascua
La geología de Isla de Pascua está restringida a la actividad volcánica desarrollada en tres
edificios principales que de más viejo a más nuevo corresponden a: los volcanes Poike,
Rano Kau y Terevaka (Fig. 1).
El volcán Poike es el edificio volcánico más antiguo, con dos episodios efusivos
principales, con edades K/Ar que oscilan entre 2,5 y 0,3 millones de años [1]. Es un
estratovolcán con superposición de múltiples flujos de lavas, principalmente basaltos y
hawaiitas, con textura entre afanítica en su base a porfídica en el techo. En el acantilado
norte del volcán se pueden observar unas 50 coladas de lava con potencia entre 1 y 5
metros, en su mayoría del tipo “aa”, con niveles escoriáceos tanto en su techo como en su
base, que alternan con flujos tipo “pahoe-hoe”.
El volcán Rano Kau, contemporáneo al Poike, tiene edades entre 2,56 y 0,18 millones de
años. Presenta un cráter principal de 1,5 km de diámetro, ocupado por una laguna que
alcanza unos 6 m de profundidad. Esta formado por una sucesión de flujos de lavas
basálticas, que gradan de hawaiitas a benmoritas.
El volcán Terevaka es el que alcanza una mayor extensión en toda la Isla y es el más
reciente. Está constituido mayoritariamente por flujos laminares de lava basáltica,
hawaiítica, y en menor proporción benmoritica [1]. La edad absoluta obtenida para
algunos flujos es de 360.000 años aunque no se descartan coladas más antiguas. Se
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estima que su última actividad eruptiva ocurrió hace unos 10.000 a 12.000 años, y
corresponde a la colada de lava de Hiva-Hiva en el sector de Rohio [2]. A diferencia de
los volcanes Poike y Rano-Kau, el volcán Terevaka no presenta un cráter principal, ya
que los flujos de lava que construyeron este edificio volcánico son producto de múltiples
erupciones controladas por dos sistemas principales de fracturas, y cuyas sucesiones de
lavas y conos piroclásticos estructuraron el cuerpo principal de la isla, englobando a los
volcanes Poike y Rano Kau que hasta entonces permanecían como pequeñas “islas”
independientes. El reconocimiento geológico realizado en los acantilados costeros de la
parte occidental de la isla muestra que la estructura de este volcán básicamente queda
definida por un apilamiento continuo de coladas de lava basálticas de 1 a 2 m de
potencia. No obstante, en los barrancos del sector de Rohio se reconoció un pequeño
nivel de paleosuelo de 1 m de potencia, el cual tenía una continuidad de varios cientos de
metros pero que aparentemente no actuaba como un nivel de menor permeabilidad que
diera lugar a la existencia de manantiales.
Estudio de la relación Cl/Br
La composición química de las aguas de los sondeos de Isla de Pascua es cloruradosódica y se sitúan en un rango de composición comprendido entre el agua de lluvia y el
agua de mar. Este hecho lo confirma el estudio de las relaciones iónicas rNa/rCl, rMg/rCl,
rSO4/rCl y rCl/rBr, donde se pone de manifiesto que al aumentar la salinidad del agua el
valor de estas relaciones se aproxima al valor del agua marina. La relación molar Cl/Br
resulta de mucho interés para estudiar el origen de la salinidad de las aguas subterráneas
en zonas costeras, puesto que para el caso del agua de mar tiene un valor constante de
655±4 [3]. Se han realizado determinaciones precisas de bromuro y cloruro en aguas de
precipitación que integran la deposición húmeda y la deposición seca, y en aguas
subterráneas (Fig. 2). El valor medido en las aguas de lluvia tiende a ser superior al del
agua marina, que es un efecto observado en áreas costeras secas con frecuente viento,
pero puede no representar a la lluvia media en el interior insular. En las muestras de agua
obtenidas en los tubos de lava el valor de la relación general está por debajo del valor
para el agua de mar, por lo que cabe esperar que el agua que recarga el acuífero muestre
una marca similar. Los valores medidos en pozos y sondeos esta muy próximos al valor
de la relación del agua marina. No obstante, en el sondeo M-23 que esta situado más al
interior de la isla (a más de 2 km del borde costero), se observa que el valor de esta
relación se aproxima al valor de la relación medido en las aguas muestreadas en los tubos
de lava (agua que caracteriza la composición química de la recarga).
Isotopía del agua
En la Figura 3 se muestra la relación entre el δ18O y δ2H de las muestras de aguas
superficiales y subterráneas y su posición respecto a la línea meteórica mundial, que se
ajusta bien a algunos de ellos, pero no a todos los pozos y sondeos. El agua de la laguna
de Rano Kau muestra un fuerte fraccionamiento evaporativo. Los puntos representativos
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de las aguas de los sondeos y pozos de Isla de Pascua quedan próximos, aunque hay
agrupamientos que parecen relacionados con la situación geográfica en la isla de Pascua:
a) parte oriental, incluyendo las muestras situadas en las proximidades de Hanga-Roa;
son las más ligeras, con un exceso de deuterio menor que 10; pueden representar la
recarga en lluvias intensas; b) parte occidental en el sector de Anakena; son las mas
pesadas y estan sobre la línea meteórica; pueden representar la recarga de lluvia intensas;
c) parte sur y sector Rano-Raraku; situación intermedia entre a) y b).
La composición isotópica de δ18O y δ2H de las muestras de agua obtenidas en los tubos
de lava se acomodan a la línea meteórica mundial y presenta una variación importante,
explicable por la altitud a la que se ubica el tubo de lava. La variación observada de 1,2‰
en δ18O es coherente con un gradiente isotópico altitudinal esperable de –0,3‰/100 m
para el δ18O, según se conoce en otras islas.
Como la composición isotópica de las muestras de los sondeos es intermedia a la de los
tubos de lava, más próxima al tubo de lava más alto, cabe esperar que la mayor parte de
la recarga al acuífero insular se produzca preferentemente a cotas altas, que
corresponderían a las zonas de mayores precipitaciones [4].
Discusión y conclusiones
Gran parte de las áreas no abruptas de Isla de Pascua parecen corresponder a un
apilamiento de coladas de lavas subaéreas recientes muy permeables, con espesor
desconocido y probablemente grande. No es evidente que exista por encima del nivel del
mar un “núcleo” volcánico de baja permeabilidad, aunque es posible bajo los edificios
volcánicos. Eso supone que al menos en buena parte de Isla de Pascua existe un delgado
lente de agua subterránea dulce flotando sobre agua salada similar a lo que se observa en
la isla de El Hierro en Canarias y en el acuífero de Pearl Harbour en Oahu, Hawai. Se
desconocen las características y espesor de la zona de mezcla, que puede ser muy extensa
a similitud de lo que se conoce en Pearl Harbour y que por difusión puede afectar algo al
cuerpo de agua dulce.
Referencias
[1] Baker, P.E., Buckley, F., Holland, J.G. (1974). Petrology and geochemistry of Easter
Island. Contributions to Mineralogy and Petrology, 44: 85-100.
[2] González-Ferrán, O. (1987). Evolución geológica de las Islas Chilenas en el Océano
Pacífico. Islas Oceánicas Chilenas: Conocimiento Científico y Necesidades de
Investigaciones. Ediciones Universidad Católica de Chile. Chile: 37-54.
[3] Custodio, E. ; Herrera, C. (2000). Utilización de la relación Cl/Br como trazador
hidrogeoquímico en hidrología subterránea. Bol. Geol. Min. Madrid, 111(4) : 49-68.
[4] Herrera, C. & Custodio, E. (2008). Conceptual hydrogeologycal model of volcanic
Easter Island (Chile) after chemical and isotopic surveys. Hydrogeology Journal. Vol. 16:
1329-1348.
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655 -E
665 -E
660 -E
140°
120°
100°
80°
60°
O c é a n o
P a c í f i c o
10°
Isla de Pascua
(Rapa Nui)
30°
Hanga - Oteo
Vaimata
7.005 -N
25
0
15
0
Isla
Pitcaim
Islas
Islas San Ambrosio
y San Felix
Salas y Gómez
50°
50
Anakena
35
0
450
Te Hakarava
350
7.000 -N
250
50
Rano Aroi
Rohio
150
TEREVAKA
Figura 1.- Mapa geológico de isla de
Pascua. Modificado de [1]
POIKE
Vaitea
Rano Raraku
Hanga Roa
O c é a n o
6.995 -N
0
3 km
P a c í f i c o
50
150
TEREVAKA
Flujos de benmorita
y mujearita
Flujos de basaltos
y hawaita
Centros piroclástico
300
RANO KAU
Riolitas
Flujo de benmorita
Centros piroclásticos
Flujos de basaltos
y hawaita
POIKE
Flujos de basaltos
y hawaita
Traquitas
Tobas hialoclásticas
1000
Cl/Br molar
L-1
800
M-26
M-13
M-22 M-19
Figura 2.- Representación de la
relación Cl/Br en función del
contenido en Cl (mg/L)
MAR
V-3
M-7 M-14
M-25
M-24
V-2
M-23 M-27
L-2
V-1
600
C-2
C-1
400
Leyenda
Precipitación
Tubos de lava
Sondeos
Pozos
Lagunas
C-3
200
1
10
100
1000
10000
100000
Cl (mg/L)
10
18
δ O (‰) SMOW
-4
-3
-2
-1
1
L-2
LM
C -1
b
M-1 4
(h=350 m)
C -3
C -2
(h=100 m)
-10
M-1 3
M-1 9
L-1
M-2 3
M
c
M-2 4
V-3
M-2 7
M-2 6
M-2 2
V-1
M-2 5
M-2 1
M-7
a
Leyenda
Tubos de lava
Sondeos
Pozos
Lagunas
-20
δD, (‰) SMOW
-5
Figura 3.- Composición isotópica de mue
stras de agua correspondiente a los tubos de
lava, sondeos, pozos y lagunas de isla de
Pascua. LMM = Línea meteórica mundial
-30
4