martes, 9 de agosto de 2011

Capítulo 8 - Bibliografia

Capítulo VIII

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Capítulo 7 - Agradecimientos


Capítulo VII

Agradecimientos

 Creo que es algo más que una obligación académica o un gesto de cortesía expresar mi agradecimiento a todas las personas, instituciones y empresas que han contribuido con su ayuda al buen término de este trabajo. Debo reconocer que esta obra es el colofón de una carrera que no habría llegado a buen puerto de no ser por colaboración de quienes me prestaron desde una simple palabra de aliento hasta una invalorable asistencia técnica e intelectual.

 En primer lugar un especial agradecimiento al Director de este Trabajo Final, el Dr. Jorge Santa Cruz, y también al Dr. Adrián Silva Busso, por el permanente y generoso apoyo, colaboración y guía que recibí en las diferentes etapas de este estudio, por la clara vocación docente manifestada, y por sobre todo por ser un gran maestro y un gran amigo, que me dieron mucho más de lo que esperaba y merecía. Aprovecho también para agradecer al Instituto Nacional del Agua, que a través de los nombrados, me brindó tiempo, instalaciones y equipos, prestando un ámbito propicio para la realización del trabajo.

 También quiero agradecer a la Universidad Buenos Aires, a través del Departamento de Ciencias Geológicas, y particularmente a la Lic. Mirta Fresina. También a la Dra. Rita Tófalo, por sus consideraciones en la observación de cortes y al Lic. Hugo Marengo, por la invalorable asistencia que me brindó en la descripción de microfósiles. Al Dr. Héctor Rosenman, por compartir conocimientos sobre el área de estudio y proporcionando antecedentes. A la Lic. Alberio, por su invalorable asistencia en búsqueda bibliográfica y en general por todo el aliento y apoyo brindado durante todos estos años. Y en general a  todos aquellos que en esta entrañable Facultad tan gentilmente me hicieron saber sus opiniones y la información con que contaban.

 Al Instituto de Geocronología y Geología Isotópica, en las personas del Dr. Héctor Ostera y del Lic. Víctor Iglesias, por su colaboración y asesoramiento respecto a las relaciones de isotopos del azufre.

 Al Lic. Fernando Miranda del Departamento de Geotermia del SEGEMAR, por sus consideraciones acerca de las posibles manifestaciones de termalismo asociadas a los basaltos de la meseta de Somuncurá.

 A la empresa Equimac S.A., a través de Héctor Garretto, que colaboró facilitando movilidad y logística para la realización de este trabajo, y en especial a Juan Brocco, quien además de un buen compañero en los viajes de campo, resultó un excelente ayudante en las tareas de prospección geoeléctrica.

 Al Lic. Aldo Sisul, del Departamento Provincial de Aguas de Río Negro, por la información climatológica e hidrogeológica del área de estudio proporcionada.

 También mi reconocimiento a todas las personas que se tomaron el trabajo de leer los borradores de este trabajo, pues con sus sugerencias, críticas y correcciones ayudaron a darle coherencia y forma definitiva.

 También debo agradecer al Instituto Nacional de Vitivinicultura, por permitirme durante todos estos años de estudio acomodar horarios de trabajo y días de licencia, y poder asistir a los no siempre convenientes horarios de clases y trabajos prácticos.

 No puedo dejar de mencionar a los amigos: Mariela, Vivian, Laura, Silvia, Daniela, Fernando, Facundo, Carlos, y unos cuantos más que espero me perdonen que olvide sus nombres en este momento, que ya sea alentando o acompañando, hicieron que el esfuerzo de todos estos años haya dado algún fruto.

 Por último un especial reconocimiento a quienes dedico este trabajo: a mis padres, Ana María y Juan, por todo lo suyo que hay detrás de las cosas que hago, y a mis hermanas, Nilda, Mabel y Raquel, que a pesar de la distancia, nunca dejaron de brindarme todo el aliento y la ayuda que me fue necesaria.

 Gracias a todos, porque detrás de este trabajo de investigación, por modesto que sea, existen muchísimas ayudas, estímulos y acciones que no quedan en el papel impreso, pero que sin ellos seguramente no se podría haber escrito nada.

miércoles, 3 de agosto de 2011

Capítulo 6 - Conclusiones - Modelo Hidrogeológico

Capítulo VI

6.1 Conclusiones


            Respecto a la hidroquímica, se observa que existe una conexión hidráulica entre el acuífero Marifil y los grandes cuerpos de aguas superficiales, como ser la laguna que ocupa el centro del Bajo del Paisano, o arroyos, insumidos o no, como ser el Valcheta, Chasicó, Paja Alta y Tembrao. No ocurre lo mismo con los cuerpos de agua menores, como ser la Laguna del Galgo.

            Analizando en particular la composición de las tres muestras tomadas en el pozo La Travesía II, correspondiente la primera al inicio del ensayo de bombeo, la segunda tomada después de 12 horas de bombeo constante, y la tercera extraída al final del ensayo, después de 48 horas de bombeo continuo, respecto a los cationes, las variaciones observadas no resultan concluyentes, excepto una caída en la concentración de ion calcio y un aumento moderado en lo que respecta al ion magnesio. Se aprecia asimismo un moderado aumento de la conductividad, un aumento significativo de los cloruros simultáneo a una importante baja en los sulfatos, que caen prácticamente a un décimo de la concentración inicial. Esto reviste especial importancia por cuanto este es un ion problemático en lo que se refiere a la aptitud del agua para la agricultura, ganadería, consumo humano y uso en elaboración de mezclas de cemento para la construcción, por sí mismo o si va asociado a Mg o Na en cantidades importantes, ya que puede comunicar propiedades laxantes en animales y personas, y en cantidades elevadas puede ser perjudicial a las plantas, mientras que más de algunos centenares de ppm perjudican a la resistencia del hormigón y cemento. Sobre todo en el caso de la ganadería, actividad económica excluyente en la región, donde los niveles de sulfato habituales en el agua subterránea están muy cerca del límite de tolerancia de ovinos y caprinos, las especies ganaderas más resistentes a ese ion.

            Respecto a la isotopía, sin perder de vista el marco de aplicación de este estudio isotópico en particular, esto es la limitada cantidad de muestras analizadas y la inexistencia de antecedentes de aplicación en el país y la exigua bibliografía internacional existente, preliminarmente se puede afirmar que se confirmaría la validez del método como indicador litológico de la zona de recarga, en este caso los basaltos de la meseta del Somuncurá.

            También, y dado que las aguas pasan de cloruradas sulfatadas a cloruradas, se podría inferir que el sulfato presente en el agua provendría de los basaltos y no de las sedimentitas marinas terciarias que se encuentran por arriba del acuífero. Podría, eso si, existir un intercambio atómico parcial entre los sulfatos transportados por el agua y los presentes en los sedimentos, que explicaría el empobrecimiento gradual en ese anión a medida que el agua gana en profundidad y un enriquecimiento simultáneo en el isótopo liviano S32.

            Pero cabe aclarar que ya las aguas que brotan de los manantiales de la meseta ya poseen una elevada concentración de sulfatos. La misma característica presentan las lagunas que se encuentran sobre la meseta basáltica (Sisul, 1998). Generalmente los sulfatos se originan en la oxidación, biológica o abióticamente, de sulfuros. Pero cabe aclarar que los estudios existentes de la Formación Somuncurá (Croce, 1963; Corbella, 1974; Ardolino, 1981; y Remesal y Párica, 1989) no señalan la presencia de ese anión en la mineralogía de los basaltos. Considerando el origen propuesto por Risacher et al, (1998), para los sulfatos presentes en cuencas cerradas del norte chileno, no habría que descartar que un mecanismo similar ocurra en la Patagonia Extraandina, donde también vientos dominantes del oeste arrastran las emanaciones de volcanes andinos, que precipitarían en formas de lluvias ácidas sobre estas cuencas endorreicas, donde se acumularían.

            Esta primera aproximación para el estudio del ciclo hidrológico alienta a futuras aplicaciones del método, por supuesto que requiriendo de un muestreo más amplio y acompañado del estudio de los otros isótopos estables del agua, como son el deuterio (²H) y el 18O, y también de arsénico y fluor, para determinar el posible aporte de los volcanes andinos.

6.1.1.- Modelo Hidrogeológico


            De acuerdo a la geología, las unidades en explotación en el Campo de Bombeo de La Travesía corresponden la las rocas de porosidad intersticial dada por fisuras, con permeabilidad baja a muy baja, correspondientes a la Formación Marifil (Lambán 1998), que si bien puede llegar a considerarse impermeable a escala regional, a nivel local existen varias obras de captación en esta formación, correspondiente a pozos cavados a mano (jagüeles) en los que mediante el uso de barrenos o explosivos se conectaron fracturas de circulación preferencial de agua subterránea. Por ello se orientó el presente trabajo al estudio del Acuífero Marifil, contenido en la Formación homónima.

            A nivel regional la extensión aflorante de las diferentes unidades acuíferas presentes en el área de estudio se detallan en el Mapa 1, y  mediante el Corte 1, integrando los resultados obtenidos mediante la prospección geoeléctrica y los pozos de estudio realizados en el campo de bombeo de La Travesía, se elabora un corte esquemático del subsuelo, en dirección este-oeste y paralelo a la Ruta Nacional 23.

            A nivel local, esto es en el Campo de Bombeo, integrando la descripción de los recortes de perforación (Tabla 6), y ajustados los pases formacionales mediante la interpretación del perfilaje geoeléctrico realizado en el pozo de estudio La Travesía II (Perfil 1), se elabora un perfil geológico del Pozo de Estudio (Perfil 2). A partir de este perfil, y utilizando los datos obtenidos mediante los SEV 1 a 11 inclusive, se reconstruye la geometría del subsuelo de la zona de explotación.

            Por lo expuesto se define al Acuífero Marifil, como un acuífero semiconfinado, con características de fisurado-fracturado, que ocupa los niveles superiores de la Formación homónima, que a su vez puede ser el basamento hidrogeológico regional. Este acuífero tiene como área de recarga los sectores donde la Formación Marifil aflora, esto es en el sector occidental del área de estudio (Mapa 1), adyacentes a la Meseta de Somuncurá. Los basaltos de esta última , a su vez hacen de receptores de las precipitaciones níveas y pluviales, que escurren de la meseta en forma de manantiales y arroyos. Estos se insumen en los sedimentos, continentales y marinos, que cubren a la Formación Marifil, hacia el centro y este del área en estudio.

            Con respecto al funcionamiento hidrogeológico de la región, podemos decir que la recarga se produce fundamentalmente por infiltración de las aguas pluviales y nivales que son captadas por los basaltos de la meseta. Allí escapan de la evaporación al infiltrarse a través de grietas y fracturas, desde donde brota por los manantiales de las laderas, formando arroyos, que la mayoría insumen. Desde allí infiltra hasta llegar a un nivel impermeable, constituido por las riolita e ignimbritas de la formación Marifil. Esta roca, alterada y fracturada, es la que conformaría el acuífero estudiado en el campo de bombeo de La Travesía.

lunes, 1 de agosto de 2011

Capítulo 5 - Isotopía

5.5.3 Isotopía


            El estudio de las relaciones isotópicas, junto con la aplicación de técnicas hidrológicas y geoquímicas más tradicionales, proporciona a una herramienta muy útil en la investigación del ciclo hidrológico.

            Es utilizada en investigaciones del recurso de agua, para determinar el origen, edad de la agua subterránea, procesos de la recarga, de circulación subsuperficies, de las interacciones de la agua - roca, también permite rastrear fuentes y transporte de contaminantes.

5.5.3.1 Relación isotópica S34/S32


            Dentro del llamados isótopos ambientales, está el estudio de las variaciones de la relación S34/S32. Ésta permite identificar posiblemente el origen de ciertas aguas subterráneas de alto contenido salino, ya que la relación es diferente en el agua de mar y en la continental. El fraccionamiento máximo posible es del 50 ‰. Existe un fraccionamiento entre el SH2, S=, SO4= y Sº en el terreno; el estudio de la relación S34/S32  permite conocer el origen del sulfato de las aguas en especial de las aguas muy sulfatadas, y estudiar el aporte de aguas salinas profundas. (Custodio y Llamas, 1983)

            Los océanos de la tierra contienen una amplia cantidad de azufre en solución como iones sulfato. La composición isotópica del azufre en los sulfatos marinos modernos constante dentro de estrechos limites y esta representada por un valor de d34S = 20 ‰. Esto indica que esta enriquecido en el isótopo pesado 34S respecto del azufre terrestre medio y por lo tanto provee un nivel de base a partir del cual calcular el fraccionamiento isotópico. La homogeneidad isotópica observada en los sulfatos disueltos en el mar evidencia la buena capacidad de mezcla del medio, al igual que la enorme masa de azufre disuelta en él. (Linares et al, 1995).

            El valor de d34S de los sulfatos disueltos en el agua de mar puede interpretarse como determinado por el equilibrio existente entre los procesos de aporte y de extracción del elemento en este medio. En este sentido, la precipitación bacteriana de sulfuros y la formación de evaporitas (procesos de extracción) junto con la acción erosiva del drenaje continental y de las exhalaciones volcánicas submarinas (procesos de aporte) constituyen los principales factores que controlan dicho equilibrio. Asimismo, seguramente en el mar existe azufre primario como componente primario desde la formación de la hidrosfera. (Linares et al, 1995).

            La precipitación de evaporitas no origina ningún fraccionamiento isotópico en el azufre apreciable. Sin embargo, existen eventos que pueden modificar la composición isotópica original de los sulfatos, por ejemplo la evaporación del agua de mar en cuencas marginales más o menos cerradas, donde pueden producirse aportes suplementarios de azufre debidos al drenaje continental, o bien es separación de sulfuros por la continua actividad bacteriana en ese medio. Simultáneamente, las rocas eruptivas, extrusivas e intrusivas, básicas y ultrabásicas presentan un valor de d34S con una estrecha dispersión cercana al 0 ‰. También la proporción isotópica del azufre biogénico se diferencia considerablemente del azufre de origen volcánico. (Linares et al, 1995).

5.5.3.2. Aplicación:


            Teniendo en cuenta esto, y en vista de que las aguas de la zona en estudio son ricas en sulfatos, se consideró de utilidad estudiar la relación isotópica del azufre para caracterizar la zona de recarga.

            En vista de que en el país sólo existían antecedentes al respecto en la industria petrolera aplicados al estudio de origen de aguas de formación; como una primera aproximación se consideró acertado efectuar los análisis sobre tres muestras, representativas de los diversos ambientes presentes en el área en estudio.

            Las aguas de todas las muestras están insaturadas en sulfato de calcio (Gráfico 36), lo que implica que no hay precipitación de esa sal. Si puede ocurrir que exista disolución de esa sal presente abundantemente en los sedimentos de origen marino, descriptos por Lizuaín y Sepúlveda (1978), y observados en los afloramientos que la Formacion Gran Bajo del Gualicho tiene en los acantilados del Balneario de Las Grutas. Si consideramos las relaciones iónicas descriptas en el punto 5.6.3.1 y expresadas en los Gráficos 37, 38 y 39, se ve que no varía en forma apreciable la proporción de sulfatos desde la recarga a la zona de descarga. Esto nos lleva a inferir que no se produce disolución de los niveles yesíferos durante el recorrido de las aguas subterráneas. Pero este mantenimiento de proporciones no significa que haya un reemplazo en la composición isotópica, sustituyéndose parcialmente.

            Si bien las aguas se van empobreciendo en sulfatos en términos relativos, perdiendo su carácter de ion dominante, no se aprecia un enriquecimiento o empobrecimiento en términos absolutos, por lo que no se puede descartar que interactúe con los sedimentos de origen marino que atraviesa, enriqueciéndose en la relación isotópica, típicamente volcánica que tiene al surgir en los manantiales que descienden de la Meseta de Somuncurá, y adquiriendo gradualmente un carácter mixto, respecto a la relación isotópica típicamente marina, llegando a un porcentaje de mezcla aproximada del 25 al 50%. Cabe aclarar que la solubilidad del yeso aumenta con la presencia de otras sales. En agua destilada es de 2,095 g/l, pudiendo llegar a 7,30 si el contenido en ClNa es de 131 g/l, y en el ambiente que nos ocupa las aguas aumentan su tenor en ClNa a mayor tiempo de permanencia y recorrido en el acuífero.

            El ion sulfato procede de fundamentalmente del lavado de terrenos formados en condiciones de gran aridez o en ambiente marino.  también se origina en la oxidación de sulfuros de rocas ígneas, metamórficas o sedimentarias, en la disolución de yeso, anhidrita y terrenos yesíferos o en la concentración en el suelo de agua de lluvia.

            Siendo tan conspicua la presencia del anión sulfato en este ambiente, es interesante señalar que Risacher et al (1998), en el ambiente árido del norte de Chile, estudió unas 53 cuencas endorreicas cuyo nivel de base la constituyen lagos salados y salares. Ese estudio abarcó la calidad de las aguas de los aportes, el balance hídrico-salino y la hidroquímica de las lagunas saladas, así como, el origen de las sales y de los factores que controlan la hidrogeoquímica de esos salares. Según los iones dominantes, propone básicamente tres vías de evolución para las sales de estas cuencas: carbonática, sulfatada y cálcica. Señalando la anomalía de que si bien las aguas de aporte en general son carbonáticas, en los cuerpos de agua y salares toman características netamente sulfatadas. Atribuye esto a la abundancia de azufre proveniente desde los volcanes andinos, arrastrado a estas cuencas por los vientos dominantes. Observó que la casi totalidad de las soluciones salinas de las lagunas y salares chilenos pertenecen a los grupos sulfatado y cálcico. Hay 39 lagunas o salares sulfatados, 19 cálcicos y sólo 2 carbonáticos. El fuerte predominio de salares y lagunas sulfatadas lo atribuye a la abundancia del azufre volcánico proveniente de erupciones cenozoicas y recientes en la Cordillera de los Andes, y señala que la mayor parte de los salares cálcicos se encuentran también en un ambiente volcánico y la composición de sus aguas de aporte no tiene relación con la litología superficial de las cuencas de drenaje, proviniendo de la disolución de salmueras residuales cálcicas de antiguos salares recubiertos por formaciones volcánicas.

Capítulo 5 - Relaciones Iónicas - Caracterización General

5.5.2.1 Relaciones Iónicas:


            Se calcularon las principales relaciones iónicas empleadas en la caracterización de las aguas (Custodio, 1983).Estas relaciones permiten determinar la procedencia y los materiales con los que ha estado en contacto el agua a lo largo de su paso a través del acuífero, o bien establecer la influencia de algunos fenómenos modificadores, como ser la mezcla con aguas marinas o de otras formaciones, la precipitación o disolución de nuevos minerales, etc.

            En el presente trabajo se agruparon las muestras según su pertenencia a alguno de los cuatro grandes grupos observados: Acuífero Marifil, Acuífero Somuncurá, Acuífero de depósitos aluviales y aguas superficiales. Los promedios composicionales de cada grupo se emplearon para obtener las relaciones iónicas que se vuelcan en la Tabla 10, donde se las compara con las relaciones iónicas observadas en el agua de mar.

            De los diagramas de Relaciones Iónicas, (Gráficos 37, 38 y 39) se infiere que con respecto al Cl- y Na+ hay una relación visible, y previsible, de aumento con la profundidad y hacia el norte. Entre HCO3- y Ca++, se pueden trazar dos rectas paralelas, una correspondiente a las aguas superficiales y otra a las subterráneas, siendo en estas últimas donde el catión Calcio es notablemente más abundante, lo que sugiere un aumento del mismo en profundidad. Respecto a la relación entre los SO4= y el Ca++, también se observa un enriquecimiento en sulfatos en profundidad y hacia el norte.

            La relación Ca++/Mg++ varía en las aguas continentales entre 3,3 y 0,66 (Custodio, 1983); en las muestras estudiadas oscila en esos órdenes, muy lejos de la relación del agua de mar, y de los valores por debajo de 1, que suelen indicar la influencia de terrenos calizos o dolomíticos.

            Las otras relaciones estudiadas no presentan ninguna relación característica de ambiente marino, salvo en el caso de la relación Ca++/SO4= en las muestras correspondientes al acuífero aluvial y a las de aguas superficiales.

            El diagrama de Actividad SO4=/Ca++ (Gráfico 36), nos indica que todas las muestras consideradas están insaturadas en sulfato de calcio, por lo que es de esperar que no exista precipitación de yeso en ningún caso, y si disolución del mismo, si lo hubiere en los sedimentos que recorren las aguas.

            Considerando las relaciones entre los distintos iones, para los diferentes acuíferos de la región estudiados (Tabla 10), y comparándolas con las existentes en el agua de mar, no se observa ninguna relación evidente entre la composición de las aguas subterráneas y las aguas marinas actuales, por lo que se debe descartar que las aguas del acuífero Marifil sean fósiles o connatas de los sedimentos de la Formación Gran Bajo del Gualicho, de origen marino, que lo suprayace. En consecuencia, existe algún tipo de recarga a partir de las aguas superficiales y de las que provienen de la Meseta de Somuncurá. Esto es porque se mantienen las relaciones iónicas, similares en las aguas que drenan de los basaltos de la Formación Somuncurá con las que se observan en el Acuífero Marifil. Especialmente en el caso de los sulfatos. No ocurre lo mismo con el catión Calcio, el que aumenta en concentración relativa, en profundidad y alejándose de la meseta, en dirección norte y noreste. Este enriquecimiento se produce en la interacción del agua con los sedimentos que atraviesa, constituidos, en el caso de la Formación Río Negro, por niveles fuertemente cementados por carbonato de calcio, y en el caso de la Formación Gran Bajo del Gualicho, con importantes niveles de sulfato de calcio (yeso) (Lizuaín y Sepúlveda, 1978).

5.5.2.2 Caracterización General

            La clasificación de las aguas subterráneas, en general tiene por objeto realizar una caracterización simplificada de las mismas sobre la base de su composición química. Las clasificaciones más simples en base diagramas de estrella, barras, circulares o conceptos como alcalinidad, dureza y residuo seco, permiten resaltar las especies iónicas dominantes y proporcionan información con referencia al uso del agua (agrícola, industrial, etc.). Las clasificaciones más complejas o hidroquímicas consideran la relación de las especies iónicas dominantes o mayoritarias que permiten definir diferenciación o enriquecimiento de aguas, mezclas de aguas, origen de las mismas entre otras.

            A partir de las representaciones gráficas de Piper (Piper, Hill, 1963, Gráfico 33), de Durov (Zaporozec, 1972, Gráfico 34) y Schoeller (Gráfico 35) se han identificado en la zona y para el Acuífero Marifil las especies iónicas dominantes, clasificándose como aguas de mineralización elevada, cloruro sulfatada, sódico-cálcica-magnésica.