Hidrogeologia en el entorno de un salar

AUTOR: ANGEL MARIA GARCIA PENA
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
INDICE
PÁGINA
0. Presentación
1. Introducción
2. Metodología
2.1 Geología
2.2 Geomorfología
2.3 Geofísica y sondeos de Reconocimiento
2.4 Hidroquímica e Hidrodinámica
2.5 Balance Hídrico
2.6 Teledetección
3. Resultados
3.1 Geología
3.2 Geomorfología
3.3 Geofísica y sondeos de Reconocimiento
3.4 Hidroquímica e Hidrodinámica
3.5 Balance Hídrico
3.6 Teledetección
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4. Conclusiones
5. Bibliografía
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
0. Presentación
El presente trabajo Fin del Master de Recursos Hídricos y Medio Ambiente 20092010, realizado en la Universidad de Málaga, pretende ser en síntesis la labor que
como Hidrogeólogo de Proyecto en Schlumberger Water Services en su oficina de
Santiago de Chile, he realizado en el ámbito de las prácticas de empresa desde el 1
de Abril hasta el 1 de Julio de 2010.
Schlumberger Water Services, trabaja en el campo de la hidrogeología minera en
las Regiones I, II y III situadas en el Norte de Chile. En el ámbito de la
hidrogeología minera se estudian los acuíferos que son objeto de explotación para
la actividad de la minería de oro y cobre de las regiones, motores de la economía
de la zona y que se ubican en las inmediaciones de los salares del Gran Norte de
Chile
Se han realizado múltiples estudios de los salares, tanto de carácter científico por
las universidades de las regiones mencionadas y de la zona metropolitana,
Santiago, como por parte de la DGA (Dirección General de Aguas), y de carácter
privado por las compañías mineras, trabajos estos últimos encargados a empresas
como Schlumberger Water Services.
Presento en consecuencia una propuesta de los puntos clave que deben
considerarse en el conocimiento de la hidrogeología de un salar después de revisar
datos de estudios previos públicos y privados, y desarrollo los mismos con un
ejemplo práctico, estando obligado al cambio de denominaciones de datos privados
por razones de confidencialidad de la compañía.
Por último y a título personal, decir que ha sido una experiencia muy positiva que
espero sirva de punto de partida para una carrera fructífera en el ámbito de los
Recursos Hídricos y el Medio Ambiente.
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1. Introducción
Si se busca la definición de un salar vemos que nos sale lo siguiente: “Un salar es
un lago superficial en cuyos sedimentos predominan las sales (evaporitas). Las
sales precipitan por la fuerte evaporación, que a largo plazo es siempre mayor que
la precipitación efectiva o lluvia útil”.
Cualquier salar de Chile se ajusta a la definición de humedal admitida oficialmente
que es la dada en el convenio Ramsar de 1971: “Extensiones de marismas,
pantanos y turberas, o superficies cubiertas de agua, sean estas de régimen natural
o artificial, permanentes o temporales, estancadas o corrientes, dulces, salobres o
saladas, incluidas las extensiones de agua marina cuya profundidad en marea baja
no exceda de seis metros. Podrán comprender sus zonas ribereñas o costeras
adyacentes, así como las islas o extensiones de agua marina de una profundidad
superior a los seis metros en marea baja, cuando se encuentren dentro del
humedal”.
Como ya se ha comentado en la presentación, los salares se sitúan en las regiones
I (Tarapaca), II (Antofagasta), III (Atacama), en las mismas podemos dividir los
salares en dos tipos:
a) Salares de la costa y del valle central: salares inactivos, fósiles, con
yacimientos de nitrato y yodo.
b) Lagos salados y salares de la cordillera de los Andes: Son actualmente
activos, objetivo de nuestro estudio, se caracterizan por lagunas de aporte
superficial y/o subterráneo. Distinguimos dos tipos de salares activos en la
Cordillera: 1) Costras de sales: porosas y permeables, contienen salmueras
intersticiales, tratándose de halita o yeso. Ejemplos son los salares de Atacama,
Punta Negra, Pedernales, Imilac; 2) Tipo “playa”: constituida por sedimentos
salinos finos y casi impermeables sobre los cuales se extienden lagunas
someras de extensión variable. Se encuentran en el altiplano o alta Cordillera
como ejemplo tenemos: Ascotan, Carcote, Huasco, Coposa.
Atendiendo a la definición de salar vemos que deben cumplirse dos condiciones:
a) La evaporación potencial debe ser superior a la pluviosidad, b) Deben existir
cuencas cerradas (endorreicas). Según los mismos esto se cumple de modo
claro en las tres primeras regiones de Chile, anteriormente indicadas, podemos
entonces proponer 52 salares distribuidos de norte a sur de la forma indicada en
las siguientes figuras:
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 1. Cuencas de la I Región
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Figura 2. Cuencas de la II Región
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 3. Cuencas de la III Región
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 4. Esquema del balance hídrico de la cuenca de un salar
En una cuenca cerrada (endorreica) , el funcionamiento hidrológico se resume en los
siguientes aspectos:
a) Precipitación: Se produce la recarga de las aguas subterráneas por la
precipitación en las zonas altas de la cuenca donde se observa un gradiente en
el volumen de precipitación con la altitud y admitiéndose un valor entre el 15 al
50% de la precipitación como aporte al flujo subterráneo.
b) Flujo superficial: Se produce el mismo de varias formas: 1) Vertientes o
manantiales, flujo subterráneo que aflora en superficie en las orillas del salar
como en las laderas de la cuenca. Las de un mismo lado de la cuenca suelen
presentar la misma composición química y por tanto con muestrear una o dos es
suficiente; 2) Vertientes difusas: Sin salida localizada siendo un flujo superficial
de una extensión de centenares de metros a lo largo de la orilla del salar
haciendo imposible la medida de caudal; 3) Ríos y riachuelos: Provienen de la
unión de agua de varias vertientes de escaso caudal, produciéndose en algunos
casos la infiltración cuenca arriba alimentando el flujo subterráneo que aflora en
forma de vertientes en las orillas del salar.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
c) Lagunas: 1) Lagunas relativamente profundas (unos metros a decenas de
metros), su fondo es impermeable, siendo más profunda desde el borde hacia el
centro de la cuenca. Su extensión no varía a lo largo del año y su composición
química es casi homogénea; 2) Lagunas someras, su profundidad va desde
unos centímetros hasta unos decímetros y es alimentada por las vertientes de la
orilla del salar. De extensión variable, son de carácter estacional y pueden llegar
a secarse y debido a la intensa evaporación se ha descrito un gradiente de
salinidad en el sentido de la escorrentía; 3) Los “ojos”: Provienen de la
disolución de una costra de sal por aguas diluidas, de bordes verticales y de
profundidad de varios metros.
d) Aguas subterráneas: El flujo subterráneo suele presentar en las cuencas
cerradas dos acuíferos, uno más superficial, de carácter local su recarga, que
se produce por la precipitación y la fusión de la nieve de las laderas de la
cuenca y cuya descarga da origen a las vertientes anteriormente mencionadas y
aporta subterráneamente a las lagunas. También tenemos un acuífero
confinado, más profundo, de carácter regional, cuya recarga se produce en otras
cuencas próximas, y que pueden en ciertas ocasiones presentar una conexión
hidráulica con el acuífero más superficial y conjuntamente ser los que aporten el
caudal de la vertiente.
Figura 5. Perfil esquemático de la génesis de una vertiente (Acuífero libre)
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 6. . Perfil esquemático de la génesis de una vertiente (Acuífero confinado)
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2. Metodología
2.1 Geología
A partir de la consulta de la cartografía del Servicio de Geología y Minería
de Chile a escala 1:1.000.000, 1: 500.000 y 1:250.000 y de la revisión de los
estudios realizados en la zona por diversos autores definimos el marco
geológico del salar .
Una vez definido el marco geológico corresponde realizar una descripción de
la geología a una escala de más detalle con una base topográfica 1:10.000
que nos permita conocer mejor las litologías y estructuras que nos
determinan la hidrogeología del salar. Esto se realiza recorriendo la zona de
estudio representando en el mapa topográfico a escala 1:10.000 la geología
de superficie reconocida.
Con la información obtenida en la bibliografía y en el campo se realiza una
cartografía geológica a la escala mencionada y al menos dos cortes
geológicos que nos ayuden a describir mejor el marco geológico y
geológico- estructural donde nos encontramos y una explicación del mismo
con la presentación de la estratigrafía.
2.2 Geomorfología
Partimos como en la geología de la bibliografía abundante que hay sobre los
salares para describir la geomorfología de la zona de estudio en especial las
vertientes y lagunas presentes en la zona y realizando un reconocimiento en
campo mediante fotografías aéreas de las morfologías presentes en el salar,
apoyándonos también en imágenes satélite que nos determinan la superficie
existente de cada una a lo largo del tiempo.
Dicho trabajo se refleja en una descripción de las morfologías , con el apoyo
de fotografías representativas de las mismas, disposición en un mapa
satélite de su ubicación, vertientes y lagunas, y realizamos también a
escala 1:10.000 una cartografía geomorfológica del salar. En el apartado de
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Teledetección se trata más en detalle el área ocupada por las aguas
superficiales, lagunas, a lo largo del tiempo.
2.3 Geofísica y sondeos de reconocimiento
2.3.1 Geofísica
De la bibliografía consultada y de acuerdo a la geología existente se
revela como métodos de prospección geofísica los electromagnéticos TEM y
GEM cuyo principio de funcionamiento es el siguiente:
a)
TEM (Transiente Electromagnético):
Consiste en aplicar una corriente
eléctrica variable, dicha corriente genera un campo magnético principal que
induce corriente en el terreno. Después se interrumpe dicha corriente y se mide
el campo electromagnético (secundario inducido por las corrientes de
conducción el cual posee una respuesta dependiente del tiempo). Este se mide
mediante la detección de voltaje que se induce en un loop receptor o bobina.
El fenómeno físico que influye en la distribución de las corrientes es la difusión,
así vemos como en zonas de bajas resistividades la disipación de las corrientes es
lenta con una amplitud inicial pequeña. En zonas de altas resistividades, tenemos una
amplitud inicial mayor, pero el decaimiento es más rápido. El análisis numérico de la
curva de decaimiento en el tiempo permite extraer información cuantitativa acerca de
los parámetros geoeléctricos del subsuelo.
Disponiendo de los perfiles realizados en el salar en lado este, podemos entregar como
resultado una descripción de las principales unidades geoeléctricas de la zona y nos
acercan a la posible geometría en profundidad, espesor y extensión de los acuíferos
del salar a grandes rasgos.
b) GEM:
Es un método electromagnético inductivo que mide las propiedades
eléctricas de las rocas mediante un campo electromagnético de frecuencia
variable. El sistema consta de tres bobinas: Bobina transmisora, genera una
onda electromagnética en frecuencias programables desde 325 a 47000 Hz;
Bobina receptora, registra la señal inducida y separa los componentes según
frecuencia; Bobina tercera utilizada para calibración. Debido a que la
penetración de una onda electromagnética depende de su frecuencia, el uso de
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múltiples frecuencias genera información de la resistividad y susceptibilidad
magnética de las rocas a distintas profundidades. Permite reconocer
características de detalle de la geometría del subsuelo en los primeros 30 m, y
he dispuesto de los perfiles realizados de las vertientes en el lado este que me
ha permitido describir a esa escala el subsuelo presente a lo largo de un perfil
longitudinal a cada una.
2.3.2 Sondeos de reconocimiento: Nuevamente según la bibliografía consultada
se impone como método habitual de caracterización hidrogeológica los sondeos
realizados a rotación con corona de diamante, circulación inversa y aditivos de
perforación. Este tipo de sondeos permite la recuperación de testigos continuos
permitiendo una buena caracterización geológica e hidrogeológica de los acuíferos
presentes. Se realiza por tanto una toma de muestra testigo cada 3 metros de
perforación llegando hasta la profundidad de 300 metros según la información
consultada de la zona. Cada Pozo perforado se le instala una tubería de PVC de 2”
de diámetro, debidamente relleno de grava sus paredes y sellado en los tramos que
asi lo requieran, con un 30% del tramo de PVC ranurado. Un esquema
representativo de la perforación es el siguiente:
Figura 7. Esquema Perforación pozo
ESQUEMA POZO PIEZOMETRO
Profundidad
metros
0
10
Sello sanitario
Profundidad
metros
0
Sello sanitario
20
30
40
50
50
60
70
80
cribas
100
sello
90
100
sello
150
cribas
200
250
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Por tanto a partir de los sondeos y en correlación con la geofísica podemos
proponer las formaciones geológicas que constituyen acuíferos y sus límites y
geometría en el entorno del salar estudiado.
2.4. Hidroquímica e Hidrodinámica
2.4.1. Hidroquímica: En investigaciones previas y actuales se ha aplicado la
metodología adecuada, es decir, realización de un inventario de puntos de agua que
abarca vertientes (manantiales), pozos de observación y producción, lagunas. Una
vez analizada la composición química de cada muestra de agua en laboratorio y a
partir de las concentraciones obtenidas de cationes y aniones así como de la
concentración de isótopos como 18O y 2H, se obtienen y presentan los siguientes
resultados: 1) Clasificación y composición química de cada agua analizada, 2) vías
evolutivas de las aguas relacionadas con la geología de la zona, 3) zona de recarga
de los acuíferos identificados, a partir del análisis isotópico. 4) Se presenta también
un resumen de análisis más reciente de la evolución temporal de variables
monitorizadas por diver (registro continuo) como son: PH, Conductividad, Salinidad
y Temperatura, en las vertientes y lagunas situadas en la zona Este del salar.
1) Clasificación y composición de cada agua analizada: Se clasifican las aguas
atendiendo a los cationes y aniones mayoritarios habituales como son : Calcio,
Magnesio, Sodio, Potasio y Litio como cationes y Sulfato, Bicarbonato y Cloro como
aniones, proponiendo distintos grupos de aguas y representados gráficamente en
diagrama triangular.
2) Vías evolutivas: Lo que determina la vía evolutiva que sigue un agua que se
evapora es la composición inicial del agua de aporte. Una ligera variación de las
concentraciones iniciales de los componentes puede cambiar la via evolutiva y
producir salmueras diferentes. Se recurre a programas informáticos como
Aquachem que nos simulan dicha via evolutiva siempre siendo cuidadosos en
reproducir en la simulación las condiciones termodinámicas y químicas iniciales y
reales lo más fielmente posible. El programa devuelve una evolución ideal que debe
ser comparada con la real, pero no obstante siempre se aproxima bastante a lo que
ocurre en la naturaleza. En nuestro trabajo recopilamos trabajos anteriores
presentando las vías evolutivas existentes en nuestro salar y su relación con la
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
litología presente que nos ayuda a determinar el origen y zona de recarga de de los
acuíferos en cada sector del salar.
3) Análisis isotópico: Las aguas que recargan el sistema de flujo están afectadas
por procesos de condensación, precipitación y evaporación que producen el
fraccionamiento isotópico del oxigeno-18 y del deuterio. La razón entre ambos se
mantiene luego en el agua subterráneas por lo que determinando las
concentraciones de ambos mediante espectrómetro de masas y expresando
mediante las razones 18 O/16 O y 2H/1H, en relación al estándar SMOW (Estandar
promedio del agua del mar). En resultados por tanto se presenta una síntesis de los
estudios realizados al respecto reflejando el origen de las aguas como en el
apartado anterior en cada sector del salar.
4) Monitorización de vertientes y lagunas: Consiste en establecer una red de
puntos de control de vertientes y lagunas mediante la toma de parámetros como
son PH, Conductividad, Salinidad y Temperatura, datos recogidos mediante divers
instalados en los puntos señalados.. Su variación a lo largo del tiempo son
indicadores de una variación o constancia en las condiciones fisicoquímicas de las
aguas. En resultados por tanto se presenta un análisis de los resultados obtenidos
en los últimos años y que nos evidenciaran la influencia o no de la actividad
antrópica en la zona.
2.4.2 Hidrodinámica: La metodología seguida para aportar información sobre este
aspecto se ha basado en lo siguiente: 1) Caudales: Diversos trabajos han
realizado un seguimiento de los caudales de las vertientes del lado este del salar,
mediante la instalación de estaciones de aforo, debido a como se señala en los
resultados constituyen aguas aptas para el consumo y por tanto de interés. Se
procede a realizar un análisis y evolución de los caudales de las vertientes de las
cuales se disponen datos suficientes para ello.
2) Parámetros hidráulicos: En la bibliografía consultada existen pruebas de
bombeo que nos dan los datos requeridos como es la conductividad hidráulica y el
coeficiente de almacenamiento, así como valores tipo existentes en la literatura
hidrogeológica de la zona de las litologías presentes en la zona. Como resultado
podemos estimar la recarga subterránea de los acuíferos presentes en el salar.
Necesaria para poder estimar más adelante el balance hídrico.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3) Monitoreo del nivel del agua subterránea: Como ya se ha indicado en la
introducción existe por lo general un acuífero libre cuyo nivel freático es casi
superficial a partir del cual se evapora por capilaridad parte del agua subterránea.
Además dicho acuífero es el que intersecta la topografía, fluyendo el caudal por las
vertientes (manantiales). Pues bien se ha revelado como técnica poco invasiva y
económica en los salares del Gran Norte de Chile la perforación de pozos someros,
optando por una ahoyadora que perfora taladros de 6” hasta los 3 metros de
profundidad aproximadamente donde se instalan divers (registro continuo) que
almacenan en modo continuo la lectura del nivel freático en cada pozo. Estos
distribuidos por la superficie del salar nos permite arrojar como resultado la
evolución temporal del nivel freático y el poder dibujar un mapa de isopiezas, con
apoyo también de la medida del nivel piezometrico en pozos de observación más
profundos.
Figura 8. Imagen que muestra la técnica utilizada en la perforación de pozos
someros.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
2.5.
Balance Hídrico
1) Precipitación: La precipitación en las regiones I, II y III de Chile está
claramente influenciada por la latitud y por la altitud de la zona por lo
que en nuestro cálculo es algo que se ha tenido en cuenta. El proceso
seguido por tanto ha sido el siguiente: a) Recopilación de datos
pluviométricos de estaciones más próximas al salar para una serie
larga de años desde 1977-1978 hasta 2006-2007, ambos inclusive.
Despues del rellenado de datos de los meses que faltaban mediante la
correlación con estaciones próximas que nos daban la ecuación de
regresión lineal correspondiente. Una vez rellenados se calculó la
precipitación media anual para cada año y la media del periodo
considerado. Con ello se obtiene el valor medio para la superficie del
salar que básicamente esta a la misma cota. Para el resto de la
cuenca la obtención de la precipitación media, que nos sirve para
estimar la recarga del acuífero superficial, se calculó viendo la
correlación existente de la misma con la altitud y revisando informe
reciente elaborado por la DGA, en concreto mapas de isoyetas y
estimación del gradiente de la precipitación con la altitud en 6 mm
cada 100 m, a partir de los 2.250 msnm, para la segunda región, se
ve que el cálculo obtenido es bastante preciso.
2) Evaporación: En primer lugar tomamos los datos existentes de
evaporación medidos con un evaporímetro de clase A situado en el
Salar. Además según el estudio anteriormente mencionado se llega a
la calcular el gradiente de disminución de la evaporación en la II
Región como de 93,3 mm al año cada 100 m a partir de los 3000
metros de altitud. Con ello tenemos como resultado la evaporación en
función de la altitud al igual que la precipitación. La serie de años
utilizada va desde 1996 hasta marzo de 2010 en el evaporímetro del
salar.
3) Recarga y descarga acuíferos: En lo que respecta a la recarga
subterránea calculamos el flujo pasante desde cada lado del salar
(Este, Oeste y Sur) aplicando la ley de Darcy. La descarga por su
parte es la asociada a los caudales de las vertientes medidos
mediante aforos y a bombeos para uso consuntivo. Dicha descarga es
a su vez tanto superficial como subterránea la recarga de las lagunas
presentes en el salar.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
2.6 Teledetección
2.6.1 Etapas de procesamiento y métodos
a) Obtención de datos de imágenes satelite y validación de la información para
periodos de tiempos apropiados.
b) Transformación de la geometría de la imagen de tal modo que las
coordenadas espaciales para todas las imágenes sean idénticas.
c) Corrección para las variaciones en las relaciones geométricas para el ángulo
del sol y la posición satelital.
d) Corrección por transparencia atmosférica.
e) Cálculo del Área del agua superficial.
La obtención de datos se realizo de imágenes Landsat TM para las siguientes
fechas:
IMÁGENES DE VERANO
25 de Enero de 1985
31 de Enero de 1987
2 de Enero de 1988
20 de Enero de 1989
11 de Febrero de 1991
29 de Enero de 1992
31 de Enero de 1993
20 de Diciembre de 1994
8 de Enero de 1996
26 de Enero de 1997
15 de Diciembre de 1998
18 de Diciembre de 1999
20 de Diciembre de 2000
IMÁGENES DE INVIERNO
4 de Julio de 1985
7 de Julio de 1986
12 de Julio de 1988
8 de Agosto de 1989
2 de Julio de 1990
5 de Julio de 1991
23 de Julio de 1992
26 de Julio de 1993
13 de Julio de 1994
16 de Julio de 1995
6 de Agosto de 1997
6 de Junio de 1998
27 de Julio de 1999
13 de Julio de 2000
30 de Junio de 2001
Paras las imágenes se solicitaron los datos de las bandas espectrales 1,2,3,4,5
y 7, siendo necesario un preprocesamiento de las mismas consistente en: 1)
calibración radiométrica para compensar diferencias y cambios menores en que
la luz es medida por los sensores, 2) proyección de los datos originales de las
imágenes ya sea en los sistemas de coordenadas del SOM o UTM.
Georeferencia: Se utilizó la imagen de enero de 1985 como imagen de
referencia, utilizando rasgos fácilmente identificables en ambas imágenes,
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
referencia y sin corrección. Este proceso convierte imágenes con una resolución
de 25 metros en imágenes con una resolución de 30 metros. Estimando el error
por la Raiz Media Cuadrada (RMS), se obtiene un máximo de 0,2 lo que
equivale a que las imágenes están dentro de un rango de 10 metros para rasgos
idénticos en la imagen de referencia.
Factores de Corrección geométrica para el ángulo solar y posición satelite:
Debido al continuo cambio en la posición geométrica del sol, tierra y satélite se
hace necesario las siguientes correcciones: 1) conversión de números digitales a
radiación, que es una medida de la energía de la luz solar recibida en el satélite
y 2) conversión de la radiación a la reflectancia en el satélite, lo que es una
proporción, sin unidades, entre el máximo medido y el máximo teorico de luz
reflejada desde la superficie de la tierra y la atmósfera.
Corrección por transparencia atmosférica: Se utiliza para quitar los efectos
de la interferencia atmosférica y permite una cuantificación más precisa de la
radiación reflejada de los distintos materiales en la superficie terrestre. Puede
entonces aumentar la luz de los pixeles que deberían ser oscuros en la imagen
satelital.
Otro fenómeno que produce esto es la transmitancia atmosférica. Dichos efectos
son corregidos aplicando al ecuación de Chavez (1996).
Extensión del Agua Superficial: Se efectua el cálculo de la división entre las
bandas 5 y 1 del espectro del Landsat TM (razón 5/1), calculándose un rango
entre 0 y 0,25. Calculamos entonces el área como el producto del número de
pixeles cuya razón 5/1 este entre 0 y 0,25 y el área de cada pixel.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3. Resultados
3.1 Geología
3.1.1 Tectónica y magmatismo
Los acuíferos en estudio se encuentran en materiales cuya edad más antigua es
el Mioceno por ello pasamos a describir sucintamente dichos episodios:
a) Arco Magmático Mioceno: Lavas e ignimbritas que se superponen a rocas
paleozoicas a oligocenicas. La cadena volcánica originada constituye la
actual cordillera occidental, aunque el volcanismo de esta edad podría
haberse extendido hacia el Altiplano y aún hasta la cordillera oriental a través
de la reactivación de fallas transversales. Relación entre tectónica y
volcanismo es también reflejado en el alineamiento de los volcanes a través
de los sistemas de fractura.
b) Volcanismo Cenozoico: Este volcanismo acontece en dos etapas: 1) Final
del mioceno de tipo fisural, con ignimbritas riolíticas a dacíticas intercaladas
con lavas andesíticas que han formado la plataforma riolítica; 2) De edad
pleistocena con lavas dacíticas a riolíticas y estrato-volcanes andesíticos a
dacíticos. Este último se deposita sobre el anterior que sufre fuerte
plegamiento y erosión.
c) Sedimentación Cuaternaria: Periodo erosivo que genera la deposición de
sedimentos clásticos y evaporíticos en las cuencas cerradas que conocemos,
producto del levantamiento de la cordillera de la Costa a finales del oligoceno
que cierra el paso a dichos sedimentos proveniente de la precordillera y
cordillera andina.
(Ver perfil geológico estructural obtenido de la bibliografía consultada).
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.1.2. Estratigrafía
En el interior de la cuenca del Salar se distinguen las siguientes unidades de
superficial a profunda:
1) Depósitos de Salar: Emplazados en el área más deprimida del área de
estudio, constituidos por sales, arenas, limos y arcillas salinas, con sales de
sulfatos, carbonatos, cloruros y boratos.
2) Sedimentos aluviales y/o coluviales: Formados por clastos de origen
volcánico y cineríticos que son transportados, erosionados y depositados por
procesos eólicos, gravitacionales y climáticos, como lluvia y nieve.
3) Coladas de lava: De diferente composición desde andesítica a dacítica,
eventualmente entrelazadas o en forma discontinua.
4) Conglomerado consolidado a semiconsolidado: Formada por clastos de
andesita, escoria, riodacita, dacita, riolita, toba, matriz arenosa y arenisca,
formando con depósitos de arena y limo un continuo de un mismo depósito
de un cono aluvial, es decir clastos gruesos en cabecera y más finos en
sectores más distales.
5) Toba cristalina: De composición dacítica y escasas pómez, color rosado
claro, presenta fracturamiento y porosidad asociada a la matriz de cenizas y
arena.
A continuación mostramos la geología de superficie de la zona tomada del
Boetin n° 40, Geología y yacimientos metalíferos de la Región de Antofagasta,
E: 1: 500.000.
LEYENDA
EDAD
Cuaternario Holoceno
SIMBOLO
Qb, Qcy, Qy
Pleistoceno
Neógeno
Plioceno
TQal, TQv
SIGNIFICADO
Sedimentos salinos del
Plioceno Holoceno; Qb:
Boratos, Qcy: cloruros y
sulfatos, Qy: sulfatos
TQal: Sedimentos
aluviales, coluviales y
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Mioceno
eólicos del Mioceno;
TQv: Rocas volcánicas
del Mioceno-Holoceno.
Figura 9. Perfil Geológico y Estructural a través de los Andes del Norte de
Chile.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 10. Mapa Geológico del Salar
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.2 Geomorfología
3.2.1. Introducción
Los Andes del Norte Grande de Chile presentan cuencas cerradas, situadas
entre los diferentes cordones que forman la cordillera, que en la actualidad
presentan depósitos salinos, denominados comúnmente salares. Son el
resultado de la desecación de lagos formados en la época post-glacial hace
15000 a 10000 años. Se encuentran en cuencas planas, formadas por una
fracción líquida correspondiente a salmueras, fracción salina correspondiente al
depósito de diferentes sales transportadas en solución a la cuenca y una
fracción sólida constituida por distintos niveles de arcilla, limo y arena. No
confluyen a ninguno de los cauces superficiales de importancia y la mayoría de
su recarga es por la precipitación y flujo subterráneo, formando lagunas con un
nivel freático inestable. El sistema hidrológico está formado por surgencias
(vertientes), canales y lagunas.
3.2.2 Descripción
Se encuentra en la parte más baja de una depresión flanqueada al este y al
oeste por cadenas volcánicas terciarias y cuaternarias de orientación general
norte-sur. Es un salar de tipo “playa”, con limos salinos y costras de sales (yeso,
halita). Se explota la ulexita en el borde centro-oeste, encontrando a unos
decímetros debajo de la superficie una capa de salmuera. Tenemos a su vez un
complejo sistema de lagunas superficiales de dirección este-oeste o suroestenoreste, alimentadas por vertientes desde la parte este del salar principalmente.
En síntesis los datos morfométricos :
Altura: 3716 m
Superficie de la cuenca: 1757 km2
Superficie del salar: 243 km2
Superficie de las lagunas: 18 km2
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Vertientes
A continuación realizo una breve descripción de las vertientes presentes en el salar:
Vertiente A: Altura: 3755 m. Está aislada, de dirección N-S, de forma alargada y
poca profundidad.
Vertiente B: Altura: 3750 m. Forma parte de las conectadas entre si (B a F). De
dirección este-oeste nace de una suave quebrada.
Vertiente C: Altura: 3755 m. Nace de una loma que posee una pendiente suave y
al final de esta se produce un desnivel de 1,5 a 2 metros donde se origina el
afloramiento, esta crea una laguna salina que se une a las B y D.
Page 24
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Vertiente D: Altura: 3760 m. Nace en el contacto del plano del salar y unos de los
bordes de la ladera oriente. Este presenta una pendiente suave, produciendo un
desnivel que permite la aparición de la vertiente. La laguna formada se une a las C
y E.
Vertiente E: Altura: 3760 m. Sus aguas se unen con las de la vertiente F en una
pendiente suave acabando en una forma abrupta en el borde del salar.
Vertiente F: Altura: 3760 m. Como se mencionó antes se une a la vertiente E.
Page 25
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Vertiente G: Altura: 3790 m. Se localiza aislada de las vertientes próximas.
Vertiente H: Altura: 3720 m. Surge del contacto de una lengua de lava con el borde
del salar, se origina una laguna de gran extensión, pero no se ha establecido si esta
vertiente es la única que la alimenta.
Vertiente I: Altura: 3740 m. Nace de una pendiente a los pies del cerro Araral. El
caudal es pequeño y forma una laguna menos extensa.
Vertiente J: Altura: 3725 m. Nace de una extensión volcánica con forma de lengua
y con una pendiente mayor a la anterior y su laguna se junta con la de la vertiente I.
Vertiente K: Altura: 3745 m, se ubica en el borde sureste del salar, siendo de agua
dulce y caliente con temperaturas del orden de 30°C , origina un ojo y escorrentía
superficial.
Page 26
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Vertiente L: Altura: 3708 m. Ubicada al oeste de la cuenca, da origen con las
vertientes 14 y 15 a una gran laguna.
Vertiente M: Altura: 3716 m, ubicada al oeste de la cuenca hacia el interior del
salar, formando parte de una serie de vertientes, formando una gran laguna.
Vertiente N: Altura: 3718 m, se ubica al noroeste de la cuenca dentro del salar, y
genera una gran laguna.
Vertiente O: Altura: 3750 m, se desarrolla en el borde noroeste del salar y se
encuentra aislada de las otras vertientes, siendo muy extensa generando una gran
laguna.
Vertientes P y Q: Altura: 4450 y 4480 m respectivamente, se originan en los sectores
altos de la cuenca en su parte oeste, infiltrándose sus aguas antes de llegar al salar.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 11. Distribución de las vertientes descritas
Page 28
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.3 Geofísica
3.3.1 Método Electromagnético (TEM)
En nuestro salar entre los años 2004 y 2005 se realizaron dos campañas de perfiles
TEM: 1) Año 2004: Ocho perfiles, sector este, dos norte-sur y seis este-oeste. 2) Año
2005: Cuatro perfiles, sector sur, de orientación norte-sur.
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 12. AÑO 2004
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 13. AÑO 2005
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HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Nos interesan dichos perfiles porque corresponden a la zonas de las vertientes,
campaña de 2004 y a la zona próxima al campo de pozos, año 2005. En la siguiente
tabla podemos resumir los resultados obtenidos en dichas campañas:
AÑO 2004
Perfil
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
Sector Este (profundidad)
Resultados
0 a 70 m
Resistividad alta a muy alta 80-800 ohm-m
70 a 150 m
Resistividad media 8 a 50 ohm-m
150 a 500 m
Resistividad baja 1 a 8 ohm-m
0 a 60-240 m
Resistividades muy altas 250-1760 ohm-m
60-240 a 130-310 m
Resistividad media 6-11 ohm-m
240-310 a 500 m
Resistividad baja 1 a 4 ohm-m
0 a 50-240 m
Resistividad alta a muy alta 240-1415 ohm-m
50-240 a 150-340 m
Resistividad media 5-30 ohm-m
150-340 m a 450-640 m
Resistividad muy baja < 1,3 ohm-m
450-640 m hacia abajo
Resistividad baja 4-11 ohm-m
0 a 40-220 m
Resistividad muy alta 260-456 ohm-m
40-220 a 110-150 y 290-330 m
Resistividad media 5-20 ohm-m
110-150 y 290-330 m a 210-250, 390-430 y 310-350,
490-530 m
Resistividad muy baja < 1,2 ohm-m
> 610-650, 790-830 y 710-750, 890-930 m
Resistividad baja 2-6 ohm-m
0 a 60-200 m
Resistividad muy alta 250-1268 ohm-m
60-200 a 110-170 y 250-310 m
Resistividad media 6-10 ohm-m
110-170 y 250-310 m a 250-310, 310-380 y 390-460,
450-520 m
Resistividad muy baja < 1,4 ohm-m
> 650-710, 710-780 y 790-860, 850-920 m
Resistividad baja 3,4-4,5 ohm-m
0 a 130-210 m
Resistividad muy alta 540-1208 ohm-m
130-210 a 180-220 y 260-300 m
Resistividad media 4,3-8 ohm-m
180-220 y 260-300 m a 280-420, 320-460 y 360-500,
400-540 m
Resistividad muy baja < 1,4 ohm-m
> 680-820, 720-860 y 760-900, 800-940 m
Resistividad baja 3,4-5,8 ohm-m
0 a 50-120 m
Resistividad muy alta 107-300 ohm-m
50-120 a 80-130 y 150-200 m
Resistividad media 8,7-15,3 ohm-m
80-130 y 150-200 m a 110-320, 160-370 y 180-390,
230-440 m
Resistividad muy baja < 1,5 ohm-m
>510-720, 560-770 y 580-790, 630-840 m
Resistividad baja 3,5-5,3 ohm-m
0 a 30-200 m
Resistividad muy alta 540-1208 ohm-m
30-200 a 70-110 y 240-280 m
Resistividad media 4,3-8 ohm-m
70-110 y 240-280 m a 100-310, 140-320 y 270-450,
310-490 m
Resistividad muy baja < 1,4 ohm-m
> 500-710, 540-720 y 670-850, 710-890 m
Resistividad baja 3,4-5,8 ohm-m
Page 32
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
AÑO 2005
Perfil
L1
L2
L3
Sector Sur (profundidad)
0-100 m
100 a 300-400 m
300-400 a 400-500 m
400-500 m hacia abajo
0-100 m
100 a 300-400 m
300-400 a 400-500 m
400-500 m hacia abajo
0 a 100-200 m
100-200 m a 800-900 m
Resultados
Resistividad muy alta 500 ohm-m
Resistividad media 4-60 ohm-m
Resistividad muy baja 1 ohm-m
Resistividad muy alta 500 ohm-m
Resistividad muy alta 500 ohm-m
Resistividad media 4-60 ohm-m
Resistividad muy baja 1 ohm-m
Resistividad muy alta 500 ohm-m
Resistividad muy alta 600 ohm-m
Resistividad media 4-80 ohm-m
0-250 m, extremo sur 0 a
100-200 m
250 a 500 m
De 0 a 240 m
240 m hacia abajo
L6
0-250 m
250 m hacia abajo
Resistividad baja 5,8-17,7 ohm-m y media en su extremo sur
45,7 a 52,9 ohm-m
Resistividad baja a muy baja 2,6-6,8 ohm-m
Resistividad media 31.5 a 38,1 ohm-m
Resistividad muy baja 1,6-3,5 ohm-m
Resistividad baja 3-6 ohm-m con franja de media de 40 a 80 m
de 34-70,7 ohm-m
Resistividad muy baja 1,5-3,3 ohm-m
L7
0-250 m
Resistividad baja 3-6 ohm-m con franja de media de 40 a 80 m
de 34-70,7 ohm-m
250 m hacia abajo
Resistividad muy baja 1,5-3,3 ohm-m
L4
L5
Podemos identificar por tanto cuadro unidades geoeléctricas en los perfiles
investigados que corresponden desde la zona mas superficial a mas profunda:
Unidades
geoeléctricas
Muy Alta
Media
Muy Baja
Baja
Resistividad (ohm-m)
Mayor de 50
7 a 50
Menor de 1,5
1a8
Page 33
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.3.2. Sondeos de Reconocimiento
De la campaña llevada a cabo, tenemos en la zona de geofísica TEM de 2004, como
representativa de la misma la siguiente columna estratigráfica:
Profundidad (m) Resistivi
dad
asociada
0 - 55,00
Baja
55,00 – 72,00
Media
72,00 – 74,00
Baja
74,00 – 84,00
Media
84,00 - 118,00
Alta a
muy alta
118,00 – 148,00
Baja
148,00 – 170,00
Baja
170,00 – 174,00
174,00 – 250,00
Media
Baja
Descripción
Sedimentos: gravas, arenas, limos, arcillas
Lava andesítica de color gris oscuro, en parte con
estructura de flujo, siendo la roca competente y porosa,
y con intercalaciones de traquita en la parte inferior del
tramo.
Brecha de falla, de clastos angulosos y baja
esfericidad
Lava andesítica, recuperando un 52%, el resto lavado,
por lo que posible finos
No se recupera material al ser necesario perforar con
tricono 5 ¾”, debido a la dureza del material
atravesado
Lava andesítica con zona de falla, recuperando un
30%, aparaciendo zona fracturada en su parte final y
con un estrato de Brecha sedimentaria
semiconsolidada entre los 129 y 131 metros de
profundidad.
Arena gruesa con grava y fragmentos de andesita, que
pasa a Brecha sedimentaria inconsolidada con matriz
arenosa y fragmentos de andesita
Lava traquítica con estructuras de flujo
Arena muy gruesa de tamaño uniforme hasta los 176 m
y el resto brecha sedimentaria semiconsolidada con
matriz arenosa, con limo y grava
Deducimos por tanto que fundamentalmente se presentan un acuífero entre la
superficie y los 84,00 metros, con zonas intercaladas de menor permeabilidad, siendo
los primeros 55 metros los de mayor permeabilidad y otro acuífero desde los 118,00
metros de profundidad hacia abajo desconociéndose por el momento su profundidad
aunque todo apunta según los datos de geofísica que alcanza mas de 600 metros de
profundidad así como un aumento de la salinidad de la misma aspecto por otro lado
esperable, ya que se trataran de aguas más antiguas.
Page 34
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Seguidamente se presenta la columna estratigráfica de la zona correspondiente a la
campaña geofísica del año 2005:
Profundidad (m) Resistividad
asociada
0,00 – 8,00
Muy baja
8,00 – 10,00
10,00-22,00
22,00 – 24,00
24,00 – 34,00
Baja
Media
Baja
Alta
34,00 – 74,00
Baja
74,00 – 104,00
Media
104,00 – 122,00
122,00 – 126,00
Alta
Media
126,00 – 162,00
Baja
162,00 – 168,00
Media
168,00 – 184,00
Baja
184,00 – 222,00
Media
222,00 – 228,00
Media
228,00 – 266,00
Alta
Descripción
Depósitos salinos, Arenas y limos con matriz de
sal.
Arena gruesa y grava
Lava andesítica, con fragmentos tamaño arena
Gravas de lavas, toba silicificada, cuarzo y oxidos.
Toba fracturada con clastos subangulosos a
subredondeados de tamaño grava
Gravas y arenas en proporción variable en
profundidad con algo de limo y arcilla, siendo
sedimentos provenientes de tobas y lavas.
Lava fracturada, de tamaño de grano grava,
subangulosos y baja a mediana esfericidad.
Lavas negras .
Gravas de tobas , angulosas a subangulosas con
baja esfericidad
Arenas medias y gruesas de lava negra, angulosas
a subangulosas con baja esfericidad
Lavas fracturadas de tamaño grava, siendo lavas
negras y lavas oxidadas
Arena media a gruesa de toba gris, lava negra y
negra oxidada, subredondeada a redondeada con
buena a mediana esfericidad, siendo mas
angulosas al avanzar en profundidad.
Arena media a gruesa de toba gris, lava negra y
negra oxidada, subredondeada a redondeada con
buena a mediana esfericidad, siendo mas
angulosas al avanzar en profundidad.
Lava andesítica angulosa con baja esfericidad,
estando fracturada
Zona de transición entre lava y una toba lítica,
pasando a Lava andesítica de baja esfericidad,
nada fracturada y toba escasamente fracturada.
Page 35
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
En este caso tenemos un primer acuífero desde la superficie hasta 8 a los 24 metros
de profundidad, un segundo acuífero entre los 34 y los 104 metros y un tercero desde
los 122 metros hacia los 228 metros. Por debajo según geofísica apunta a zona
saturada en agua pero de muy alta salinidad; entre los acuíferos zonas de baja o muy
baja permeabilidad, acuitardo o acuicludo y decir que desde la superficie hasta el
primero son los sedimentos del salar.
3.3.3 Geofísica Gem
Permite reconocer características de detalle de la geometría del subsuelo en los
primeros 30 m, como profundidad máxima de penetración. En estudios previos hechos
en el salar se hizo una campaña en el año 2004, siendo la síntesis de la misma:
Vertiente A: Discontinuidades verticales y horizontales, previo y bajo el sector de la
vertiente, que conducirían agua desde el acuífero superficial de la roca erosionada y
otro acuífero debajo de las coladas de lava que no han sido afectadas por la
erosión. Al chocar el flujo que proviene desde el este con los sedimentos del salar
se produce el afloramiento de agua generando la vertiente.
Vertientes B a F: Presencia de discontinuidades verticales en la roca y núcleo
rocoso fresco que separa el flujo superficial del más profundo. El flujo superficial
ocurre en las coladas de lava erosionadas y el profundo en el borde del salar,
producto del contraste de conductividad con los sedimentos evaporíticos,
generando un flujo ascendente.
Vertiente G: Se adivina una uniformidad en la litología y ausencia de fracturas,
dando lugar a flujo horizontal desde el oriente a través de las litologías más
superficiales, que desde aquellas unidades más profundas.
Vertientes I y J: Bajo los sedimentos salinos se extienden las coladas originarias y
que avanzan hacia el oeste, en dirección al centro del salar, el afloramiento de agua
es producto de la intersección de la piezometría superficial con la topografía del
borde del salar. De la vertiente J se dispone en un anexo los perfiles hechos en la
misma hasta una profundidad de 5 m:
Page 36
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Perfil T0: Se diferencian dos sectores con rangos de valores de resistividad
diferentes, uno superior hasta los 3 m aproximadamente y con una zona entre los 1 y 2
m sin apenas resistividad, asociable a la presencia de agua, en longitudinal la litología
superior se manifiesta en la parte oeste. La inferior se diferencian cambios en la
resistividad asociados a fracturas verticales.
Perfil T100: Mayor espesor de litología menos resistiva, yendo hacia el oeste de
0,5 m hasta el final donde es de 2,5 m aproximadamente.
Perfil T200: Geometría irregular de la zona más permeable, menos resistiva,
reduciéndose la zona saturada a la parte oeste.
Perfil T300: Prácticamente no hay zona permeable, se distingue la transición entre
litologías, de la mas a la menos resistiva en la parte más superficial hacia el final.
Perfil T400: Igual a lo anterior, predominio de litología o capa con mayor
resistividad.
Perfil T500: Igual que los anteriores en la zona oeste, y la litología o capa menos
permeable presenta uniformidad en los valores lo que indica poca fracturación o
uniformidad en el tipo de roca.
Perfil T600: Todo igual a lo anterior salvo un cambio en la vertical en la parte oeste
con zona más superficial 0-1 m como menos resistiva.
Perfil T700: Tenemos la misma distribución de resistividades que en el perfil
anterior.
Perfil T800: Tenemos lo mismo en distribución de resistividades salvo pequeñas
zonas a distintas profundidades en que apenas hay resistividad, zonas más
saturadas en agua.
Perfil T900: Básicamente lo mismo que en el anterior con una continuidad lateral de
la zona saturada en agua en la parte oeste a una profundidad de un metro.
Page 37
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.4 Hidroquimica e Hidrodinamica
3.4.1 Hidroquimica
Estudios previos hechos sobre la composición química de los acuíferos
identificados y definidos a partir de la geología y geofísica llegan a las
mismas conclusiones:
a) Composición química: Tipo I: Se asocia al acuífero más superficial, se
caracteriza por un agua de PH neutro o alcalino (7 a 9), de una
conductividad <7000 µS/cm y una concentración de sólidos totales
disueltos que varía entre los 2000 y 4000 mg/l, son aguas cloruradas
sódicas siendo el contenido en cloruro 500-2000 mg/l y el de sodio 5001000 mg/l. Se identifica en pozos someros y en las muestras tomadas en
las vertientes V.A a V.K. Tipo II: Asociada al acuífero más profundo,
relacionado con las brechas sedimentarias, presenta un PH neutro a
alcalino (6,6-8), conductividades de 6000 a 43000 µS/cm y TSD con
valores de 3000-26000 mg/l, también es clorurada sódica con sulfatos
pero todo en mayor cuantía que el acuífero más superficial, tenemos
valores de cloruro de 1400-15000 mg/l, valores de sodio de 900-7600
mg/l y moderadas concentraciones de sulfato 300-1700 mg/l. Por otro
lado tenemos el análisis de las aguas de aporte hecho por la DGA que se
puede resumir en lo siguiente:
1) Aportes del Este: presentan sus puntos representativos bien
agrupados. Son aguas tipo Na-Ca/Cl.
2) Aportes del Sur: Son del mismo tipo pero se diferencian de las
anteriores por un aumento en HCO3 y Na.
3) Aportes Oeste: Se distinguen 5 grupos composicionales: a) tipo Na(Ca)-(Mg)/Cl-(HCO3)-(SO4); b) ASC-13: tipo Na-Ca-Mg/HCO3-(SO4);
c) ASC-14: tipo : Na-Ca-Mg/ SO4-(HCO3); ASC-44: Na-Mg/HCO3(Cl); ASC-47: Na/Cl-(HCO3).
Page 38
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 14. Composición aguas de aporte salar
Page 39
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 15. Plano que muestra los puntos de muestreo de la DGA.
Page 40
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
b) Diferente origen de las aguas de los dos acuíferos: Estudios
realizados sobre las vías evolutivas de ambos tipos de aguas nos
sugieren que las aguas del acuífero profundo, por su lado este son
provenientes de zonas fuera de la cuenca, presenta vía cálcica,
seguramente del lado de Bolivia y la recarga por el lado oeste concuerda
con una vía sulfatada, lo cual corresponde con las rocas que afloran en
superficie. En cambio el acuífero superficial su recarga apunta a que se
realiza de modo local, es decir la infiltración del agua precipitada en la
cuenca del salar. (Ver figura adjunta que indica todas las vías evolutivas
de las aguas del salar, obtenida de la bibliografía consultada).
Figura 16. Vias evolutivas en el salar
Page 41
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
En la siguiente figura vemos como dicho estudio asocia las vías evolutivas a las
litologías presentes:
Figura 17. Vías evolutivas asociadas a la litología del salar
Page 42
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
c) Contenido isotópico: En su momento se realizaron estudios del
contenido en 18O y 2H, tanto de muestras de agua de pozos y vertientes
como de zonas fuera de la cuenca a fin de determinar las zonas de
recarga de los acuíferos. Expresando los resultados respecto a la razón
con 16 O y 1H, respecto a la línea meteórica mundial se observan que
aparecen 4 zonas de recarga: 1) Grupo 1: corresponde a la vertiente A
que aparentemente sus aguas vienen principalmente de una cuenca más
al norte, 2) Grupo 2: De zona diferente tenemos las aguas de las
vertientes B a H, 3) Grupo 3: En este tenemos las aguas que descargan
por las vertientes I y J, 4) Grupo 4: Tenemos aquí a la vertiente K.
Comparando los análisis de contenido isotópico con los obtenidos de muestras de agua
en el sector nos indica que desde la vertiente B hacia el sur las aguas del acuífero
profundo su recarga se produce en el lado boliviano. Además se hicieron estudios del
acuífero más superficial en la zona sur que corroboran lo que se manifestaba
anteriormente, que la recarga del mismo es local es decir de la infiltración de las
precipitaciones en la cuenca del salar. (Grupo 5).
4) Monitorización de vertientes y lagunas: Otro análisis interesante es
la comparación de parámetros como son PH, conductividad, salinidad
y TSD tanto de las vertientes como de las lagunas:
En síntesis el análisis de los datos de PH, conductividad, salinidad y temperatura
nos indica que tanto el agua de las vertientes como de las lagunas son del mismo
tipo que apenas hay variación a lo largo de los años 96 hasta abril de 2009, es decir
apenas tenemos mezcla con el agua de lluvia lo cual concuerda con el análisis
histórico donde se observa como prácticamente toda la lluvia del año se concentra
en un mes de diciembre a marzo. En la siguiente tabla tenemos los datos
promedio, máximo y mínimo, de los químicos y temperatura, para cada una de ellas:
Page 43
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
PH
Vertiente B
Laguna B
Vertiente G
Laguna G
Vertiente I
Laguna I
Vertiente J
Laguna J
Media
Máximo
Mínimo
Media
Máximo
Mínimo
Media
Máximo
Mínimo
Media
Máximo
Mínimo
Media
Máximo
Mínimo
Media
Máximo
Mínimo
Media
Máximo
Mínimo
Media
Máximo
Mínimo
8,34
10,28
6,28
8,35
9,32
5,51
8,38
9,5
6,39
8,38
9,4
6,78
8,1
9,2
6,3
7,92
9,18
6,48
7,9
9,7
6,3
7,92
9,4
6,48
Conductividad
4092
5992
2000
4151
6480
1608
3584
7480
1417
3607
7940
1970
5804
8280
620
5803
7770
3564
6357
42700
2100
5942
8950
3150
Salinidad
2,23
2,5
1
2,2
4,2
0,9
1,91
4,4
0,7
1,91
4,4
1,2
3,2
4,6
1,8
3,2
4,6
2
3,8
25,5
2
3,3
5,1
2
Temperatura
17,5
30,9
2
17,2
34
2,2
18,9
31,7
8,4
18,8
26,8
10,4
18
28,7
4,3
20,4
23
5,6
21
35,1
4,5
21,7
29,9
8,2
3.4.2 Hidrodinámica
Como ya se ha comentado anteriormente en el salar tenemos un acuífero
profundo y otro más superficial estando ambos conectados en una zona aún no
determinada todavía, pero todo apunta que desde la zona de la vertiente B hacia el sur
se manifiesta lo mismo. Como se indico en la metodología se revela como técnica de
monitoreo económica y poco invasiva la instalación de pozos someros (punteras) que
nos registren de modo continuo la evolución del nivel piezométrico en el salar, así como
de pozos más profundos y del nivel piezométrico en los pozos de uso consuntivo. Las
mediciones del nivel piezométrico en todos nos permite dibujar el siguiente mapa de
isopiezas.
Page 44
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 18. Mapa de isopiezas
Page 45
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Analizando el mapa de isopiezas podemos inferir varias cuestiones:
1) El flujo subterráneo de los acuíferos es de sur a norte y de este a oeste y vemos
también como en la zona de la vertiente 1, zona norte, como apuntaban los
datos de hidroquímica, existe una recarga independiente del resto, dirección de
flujo desde esta vertiente.
2) El cono de depresión refleja donde se encuentran los bombeos para uso
consuntivo en la zona de nuestro salar.
3) En la zona noroeste se apunto que las vertientes no aportaban caudal superficial
sino que se infiltraban antes de llegar al salar, pues bien esto se ve en la
piezometría como la cota se aproxima a la superficie, 3716 m, hacia el oeste,
son entonces las lagunas de las vertientes del lado oeste producto de la
descarga del flujo subterráneo en la confluencia de los flujos este y oeste como
se aprecia en el mapa, no a través de flujo superficial.
Parámetros hidráulicos
En este apartado vamos a definir cuales son los parámetros hidráulicos que
caracterizan los acuíferos presentes en el salar y que a la postre nos permitirán en el
siguiente epígrafe hacer una estimación del balance hídrico del salar. Advertir que
vamos a considerar un espesor promedio de 80 metros para el acuífero somero y de
200 metros para el profundo, no conociéndose donde termina el profundo aunque todo
apunta a que sobre los 800 metros de profundidad con intercalaciones de materiales de
baja permeabilidad, siendo por tanto esto valores utilizados para realizar una
estimación del caudal pasante en ambos acuíferos a través del salar en la sección que
consideremos oportuna.
En la siguiente tabla vemos los datos medios para los materiales considerados como
acuíferos:
Acuifero
Somero
(Sedimentos no
consolidados)
Profundo
(Roca
sedimentaria)
K
promedio K
promedio T
promedio S promedio
(m/dia)
(m/s)
(m2/dia)
10
1,2 * 10-4
800
20 a 25
10
1,2 * 10-4
2000
20 a 25
Page 46
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Los valores presentados son los habituales considerados en la bibliografía consultada
para la zona y en la literatura, por lo que los he estimado como válidos para este
informe.
3.5 Balance Hídrico
3.5.1 Precipitaciones
En primer lugar mostramos los resultados del cálculo de la precipitación media sobre la
superficie del salar obtenido de la precipitación media de 5 estaciones de la DGA
próximas al salar y de altitud próxima entre si.
Posteriormente y basándonos en el cálculo efectuado por la DGA que estima el
incremento de la precipitación en 6 mm cada 100 m, obtenemos la siguiente tabla:
Precipitacion
(mm/año)
Cota
3700
3800
4000
4200
4400
4600
4800
5000
5200
5400
5600
5800
6000
Media
59,7
65,7
77,7
89,7
101,7
113,7
125,7
137,7
149,7
161,7
173,7
185,7
197,7
121,7
Superficie (Km2)
243,2
1513,8
Donde obtenemos el valor de 121,7 mm/año como la media ponderada de la cuenca.
Page 47
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Año Hidrológico
Estación
1
Estación
2
Estación
3
Estación 5
P. media Año
Hidrológico
(mm/año)
P. media Año
Hidrológico
3
(hm /año)
44
43,5
62,7
15,2
69,6
63,6
84,4
20,5
Estación
4
1977-1978
74,3
51,5
100,2
1978-1979
104,1
90,5
94
1979-1980
97,7
18,2
83,3987
19,5
92,4
62,2
15,1
1980-1981
76
48,5
76,4
33,9
56,3
58,2
14,1
1981-1982
54
10,6
13,4
0
9
17,4
4,2
1982-1983
32,6
36,5
47,5
44,2
51,8
42,5
10,3
1983-1984
196
82,5
112,9
122,9
128
128,5
31,2
1984-1985
123
65,2
124,4
96
165
114,7
27,9
1985-1986
121,5
99,5
64,5
58,9
81
85,1
20,7
1986-1987
115,5
89
90,1
98,3
100,5
98,7
24,0
1987-1988
47,25
20
30,4
22,2
28,7
29,7
7,2
1988-1989
44,0
16
46,9
35
48,5
38,1
9,3
1989-1990
41,7
27,0
30,6
17,2
29
29,1
7,1
1990-1991
55,4
39,8
43,5
41,2
44,5
44,9
10,9
1991-1992
46,4
27,3
34
5,2
19
26,4
6,4
1992-1993
63,6
55,0
65
52,1
79
62,9
15,3
1993-1994
37,1
12,3
17,3
25,2
61,5
30,7
7,5
1994-1995
66,6
26
44,8
50
67
50,9
12,4
1995-1996
38,4
9
4,5
8,5
2
12,5
3,0
1996-1997
143,2
138,9
114,5
59,1
115,5
114,2
27,8
1997-1998
39,2
10
52,7
59,4
29,9
38,2
9,3
1998-1999
89,6
72,5
107,8
60,5
92
84,5
20,5
1999-2000
47,5
92,5
86
47,6
65,5
67,8
16,5
2000-2001
162,5
153,2
175
117,2
181
157,8
38,3
2001-2002
96,0
75
57,5
52
35
63,1
15,3
2002-2003
20,9
17
16
28,5
5,4
17,6
4,3
2003-2004
63,2
36,5
48,9
64,5
66,5
55,9
13,6
2004-2005
48,2
63
74,25
33
51,3
54,0
13,1
2005-2006
71
46
74,8
67,7
86,6
69,2
16,8
2006-2007
29,5
6,2
10,5
6
30
16,4
4,0
2007-2008
Promedio
0
74,9
20,9
50,2
26,0
63,5
14
46,9
19,9
62,9
16,2
59,7
3,9
14,5
Page 48
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 19. Ubicación estaciones meteorológicas.
Page 49
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
Figura 20. Mapa de Isoyetas II Región. Fuente DGA
Page 50
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.5.2 Evaporación
Siguiendo con nuestro planteamiento hecho en la metodología se presenta como media
de los meses en los que se tienen datos de evaporación desde 1996 hasta Marzo de
2010 el valor de 7,1 mm/dia, lo que da un valor de 2600 mm/año para la superficie del
salar a una cota de 3700 metros sobre el nivel del mar. Aplicando el resultado obtenido
por la DGA en su estudio de evaporación para la II Región que nos indica un descenso
de evaporación de 93,3 mm al año por cada 100 metros de ascenso a partir de los
3000 metros de altitud se obtiene la siguiente tabla de valores:
Cota
3700
3800
4000
4200
4400
4600
4800
5000
5200
5400
5600
5800
6000
Promedio
Evaporación
(mm/año)
2600
2506,7
2320,1
2133,5
1946,9
1760,3
1573,7
1387,1
1200,5
1013,9
827,3
Superficie (Km2)
243,2
1513,8
1796,1
El promedio calculado de 1796,1 mm/año es la media ponderada de la cuenca del
salar.
Page 51
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.5.3 Flujo subterráneo en el salar
Se presenta una estimación del flujo subterráneo pasante en cada borde del salar
(Este, Oeste y Sur), que como vimos en el mapas de isopiezas se advierten tres
direcciones de flujo hacia el borde del salar. Los cálculos efectuados parte de
considerar para el acuífero somero un espesor de 80 metros de promedio y para el
profundo un espesor de 200 metros de promedio aunque se sabe que es mayor
desconociéndose por el momento el espesor exacto. Se presenta a continuación la
tabla con los resultados obtenidos:
FLUJO SUBTERRANEO
Longitud
(m)
Acuifero somero (m)
K (m/dia)
3
i (gradiente Hidráulico)
Q (hm /año)
Lado Este
30019,67
80
10
0,002
17,5
Lado Sur
Lado
Oeste
3868,69
80
10
0,0015
1,7
10
0,002
17,3
i (gradiente Hidráulico)
Q (hm /año)
29696,37
Longitud
(m)
80
Acuifero profundo (m)
K (m/dia)
3
Lado Este
30019,67
200
10
0,002
43,8
Lado Sur
Lado
Oeste
3868,69
200
10
0,0015
4,2
29696,37
200
10
0,002
43,4
En definitiva tenemos que nos llega al salar de parte del acuífero superficial 36,6
hm3/año y de parte del profundo obtenemos un valor de 91,4 hm3/año.
El acuífero superficial es el que descarga en las vertientes y alimenta al salar siendo
por tanto dicho valor el que debemos considerar para presentar el balance hídrico de
los sistemas lagunares del salar.
Otro aspecto apuntado en la metodología es la descarga del agua subterránea a través
de bombeos de uso consuntivo en la siguiente tabla mostramos los valores anuales y el
promedio de los últimos años:
Page 52
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
EXTRACCIONES
Caudal
Año
(l/s)
1998
112
1999
152,2
2000
174,9
2001
165
2002
265
2003
245
2004
212
2005
214
2006
225
2007
244,4
2008
251,1
2009
249,7
Promedio
209,2
Caudal
(hm3/año)
3,53
4,80
5,52
5,20
8,36
7,73
6,69
6,75
7,10
7,71
7,92
7,87
6,60
Por último estamos en condiciones de exponer el balan ce hídrico del sistema lagunar
de nuestro salar:
BALANCE HÍDRICO LAGUNAS SALAR
Entradas
Salidas
Variable
Volumen
Variable
Volumen
3
(hm /año)
(hm3/año)
Precipitacion
2,2
Evaporación
32,3
Flujo subterráneo
36,6
Extracciones
6,6
Total
38,8
Total
38,9
Page 53
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
3.6 Teledetección
Los valores obtenidos para los sectores investigados fue el siguiente:
Fecha
25-Ene-85
04-Jul-85
07-Jul-86
31-Ene-87
02-Ene-88
12-Jul-88
20-Ene-89
08-Ago-89
02-Jul-90
11-Feb-91
05-Jul-91
29-Ene-92
23-Jul-92
31-Ene-93
26-Jul-93
20-Dic-94
13-Jul-94
16-Jul-95
08-Ene-96
26-Ene-97
06-Ago-97
06-Jun-98
15-Dic-98
27-Jul-99
18-Dic-99
13-Jul-00
20-Dic-00
30-Jun-01
Máximo
Mínimo
Promedio
SUPERFICIE DE AGUA
Sector A
Sector B
Sector C
(m2)
(m2)
(m2)
1.153.800,00 246.600,00 802.800,00
1.960.200,00 305.100,00 801.000,00
1.560.600,00 196.200,00 618.300,00
1.931.400,00 391.500,00 826.200,00
970.200,00 200.700,00 685.800,00
1.495.800,00 133.200,00 586.800,00
945.900,00 198.900,00 609.300,00
168.300,00 171.000,00 556.200,00
1.734.300,00 224.100,00 747.000,00
1.243.800,00 186.300,00 785.700,00
1.531.800,00 152.100,00 648.900,00
1.190.700,00 171.000,00 768.600,00
1.604.700,00 126.900,00 551.700,00
1.546.200,00 227.700,00 763.200,00
1.629.900,00 160.200,00 630.900,00
1.194.300,00 234.000,00 834.300,00
1.460.700,00 163.800,00 698.400,00
1.783.800,00 166.500,00 724.500,00
793.800,00 211.500,00 705.600,00
1.044.000,00 230.400,00 778.500,00
1.313.100,00 230.400,00 671.400,00
968.400,00 217.800,00 808.200,00
299.700,00 180.000,00 676.800,00
766.800,00 143.100,00 541.800,00
102.600,00 193.500,00 661.500,00
295.200,00 144.900,00 574.200,00
117.900,00 203.400,00 669.600,00
720.900,00 231.300,00 720.000,00
1.960.200,00 391.500,00 834.300,00
102.600,00 126.900,00 541.800,00
1.126.028,57 201.503,57 694.542,86
Sector D
(m2)
1.382.400,00
1.882.800,00
1.344.600,00
2.403.000,00
1.285.200,00
1.553.400,00
1.208.700,00
1.649.700,00
2.040.300,00
1.827.700,00
1.662.300,00
1.508.400,00
1.480.500,00
1.998.900,00
1.507.500,00
1.881.000,00
1.086.300,00
1.445.400,00
1.099.800,00
1.752.300,00
1.658.700,00
1.853.100,00
1.243.800,00
1.675.800,00
1.269.900,00
1.760.400,00
1.400.400,00
1.912.500,00
2.403.000,00
1.086.300,00
1.599.100,00
Page 54
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
En principio indicar que se dividió la zona en cuatro sectores A: situado al sur del
salar y B, C y D: correlativamente más al norte en la parte este del salar
Sector A: Es un rectángulo con un ancho este-oeste de 5,7 km y un largo norte-sur
de 9,8 km e incluye una gran parte del salar, ubicado en las cercanías del sector
sudeste de la cuenca. Incluye a la vertiente K.
Sector B: Tiene un ancho este-oeste de 1,7 km y un largo norte-sur de 1,4 km y
esta ubicado en el lado suroeste del salar a aproximadamente 6 km al oeste del
sector A.
Sector C: Tiene un ancho este-oeste de 2,1 km y un largo norte-sur de 3,8 km y
esta ubicado en el lado este del salar a aproximadamente 6 km al norte del pozo 10.
Incluye las vertientes V. I9 y V. J.
Sector D: Tiene un ancho este-oeste de 7,2 km y longitud norte-sur de 7,2 km y
ubicado a 20 km al norte del sector A.
3000000
2500000
2000000
01-Oct-00
01-Ene-00
01-Jul-98
01-Abr-99
01-Oct-97
01-Ene-97
01-Jul-95
01-Abr-96
01-Oct-94
01-Ene-94
01-Abr-93
01-Jul-92
01-Oct-91
01-Ene-91
01-Abr-90
Sector D
01-Jul-89
0
01-Oct-88
Sector C
01-Ene-88
500000
01-Abr-87
Sector B
01-Jul-86
1000000
01-Oct-85
Sector A
01-Ene-85
1500000
Page 55
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
200,00
180,00
160,00
140,00
120,00
100,00
PRECIPITACION Est. Sur
80,00
PRECIPITACION Est. Norte
60,00
40,00
20,00
0,00
1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
Como podemos observar en general se registran más precipitaciones en la zona sur
del Salar. No obstante como se ve en los gráficos anteriores no existe relación entre la
superficie de agua superficial y la precipitación de cada año esto quiere decir que
dichas aguas superficiales son el resultado mayormente de una caudal base es decir el
acuífero aporta mayormente dicho caudal. Esto se ve reforzado al observar una
tendencia descendente en la superficie del agua superficial a partir del Año 1996 en el
Sector A, que es la zona de extracciones como marcaba el mapa de isopiezas también.
Page 56
HIDROGEOLOGÍA EN EL ENTORNO DE UN SALAR
4. Conclusiones
En nuestro informe podemos obtener las siguientes conclusiones de cada aspecto
estudiado y recomendaciones al respecto:
a) Geología: Influenciado su régimen hídrico e hidrogeológico por la tectónica y la
geología de la zona. Es por ello que en este informe el que no se haya realizado
una cartografía de más detalle propicia que no se haya avanzado en un mayor
conocimiento de la geometría de las litologías presentes.
b) Geomorfología: El aspecto geomorfológico aunque está bien descrito, es mejor
al igual que la geología realizar una cartografía de más detalle que nos permita
identificar con más claridad el funcionamiento hídrico del salar, y a fin de
describir en más detalle las vertientes existentes en la zona.
c) Geofísica y Sondeos: En el apartado de geofísica indicar que se han revelado
como los más adecuados los métodos electromagnéticos siendo recomendable
el realizar más campañas en otras zonas del salar y en especial de la técnica
GEM para conocer más en detalle el acuífero más superficial que es el que
aporte agua al sistema lagunar del salar, es el agua subterránea que se evapora
por capilaridad y por tanto es el que está en equilibrio hídrico y en consecuencia
su monitorización, como de hecho se ha realizado, resulta conveniente para
establecer una red de control que nos identifique y anuncie cualquier actividad
antrópica susceptible de desequilibrar el balance hídrico del salar. Indicar
también que sería conveniente la realización de más sondeos de reconocimiento
a fin de poder dibujar mejor la geometría del acuífero superficial y más profundo,
y poder en consecuencia realizar del mismo y del superficial un modelo
conceptual más exacto y por ende un modelo numérico, conjuntamente con los
datos de hidrodinámica e hidroquímica.
d) Hidrodinámica e hidroquímica: En el apartado de hidrodinámica e
hidroquímica indicar que en lo que respecta a la hidroquímica ya se han hecho
estudios suficientes para conocer su composición, yendo entonces el camino
más a realizar un monitoreo mediante registro continuo de parámetros como PH,
conductividad, TSD, Salinidad, Temperatura , en las vertientes y lagunas y
poder así controlar posibles contaminaciones del acuífero., y por tanto
establecer una base de datos para realizar una cartografía de vulnerabilidad del
salar. En el apartado de hidrodinámica debemos controlar mejor el caudal de las
vertientes con monitoreo continuo mediante aforos adecuados que nos ayude a
controlar también la influencia de la actividad antrópica. Hasta ahora dicha labor
no se ha realizado de un modo adecuado, solamente de la mitad de las mismas
en el borde este del salar, desconociéndose valores del resto de vertientes.
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e) Balance Hídrico: En el apartado del Balance hídrico se concluye en que el
promedio en el salar está prácticamente en equilibrio, según las estimaciones
hechas a partir de los datos existentes, como así atestiguan los registros
continuos de niveles piezométricos que apenas varian a lo largo del tiempo y
cuya discusión seria otro informe técnico. Además nos advierte de cual debe ser
el caudal máximo de extracción a fin de no afectar el equilibrio hídrico de los
sistemas lagunares del salar.
Además debemos a partir de un mejor
conocimiento de los datos como son espesor saturado de acuíferos, parámetros
hidráulicos, caudales de las vertientes y datos de evaporación, poder estimar
con mayor precisión el balance hídrico.
f) Teledetección: En el apartado de Teledetección vemos que el estudio del área
del agua superficial mediante imágenes satélite se revela una herramienta
potente en zonas tan aisladas como la estudiada donde la acción del hombre
puede alterar el equilibrio de dichos sistemas de agua superficial, ya de por si
escasos. Es por esto que se recomienda actualizar dicho estudio desde el año
2001 hasta la actualidad a fin de completar su seguimiento, debido a la escasez
de datos como evaporación, o caudal en las vertientes que se antojan
complicados su monitorización y seguimiento.
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17. Recursos Hídricos en Chile. Desafíos a la sustentabilidad. Varios Autores.
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28. Geoquímica de Cuencas Cerradas Región I. Volumen II. DGA. 1999.
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