Hidrogeología e Hidrogeoquímica de Aguas Subterráneas en el Distrito Inca de Oro, Región de Atacama: Procesos de Interacción Agua-Roca y Dispersión Geoquímica

Abstract

En este trabajo se presentan los resultados del estudio hidrogeológico e hidrogeoquímico de aguas subterráneas en el depósito tipo pórfido de Cu-Au-Mo Inca de Oro, Región de Atacama, en el norte de Chile, cuyo objetivo es entender los procesos de interacción agua-roca que controlan la composición del agua subterránea y sus efectos en los procesos de dispersión y migración de elementos. Este estudio forma parte del proyecto “Predictive Geochemistry in Areas of Transported Overburden” financiado por AMIRA (Proyecto P778) que busca comprender los procesos de generación de anomalías de contraste geoquímico en superficie a partir de un cuerpo mineralizado bajo cobertura. El depósito Inca de Oro se ubica a 100 km al NE de la ciudad de Copiapó, en una zona de extrema aridez, con un promedio de precipitación anual de 25 mm. Su génesis se relaciona al emplazamiento de un complejo de pórfidos de composición tonalítica a granodiorítica de edad cretácica superior, que intruyen rocas volcano-sedimentarias correlacionadas con la Formación Punta del Cobre (jurásicacretácica?), y se encuentra cubierto por un nivel de gravas no consolidadas del Mioceno de espesor variable entre 40 y 200 metros. El agua subterránea satura la parte inferior del yacimiento, donde se encuentra en fracturas y en las oquedades de la roca lixiviada. El muestreo de aguas se realizó utilizando un “bailer”, en 17 pozos de sondaje verticales, en 5 campañas de muestreo realizadas en enero, julio y diciembre de 2007, abril de 2008 y marzo de 2009. Las muestras fueron tomadas de pozos distribuidos tanto dentro como fuera del depósito y están hospedadas tanto en grava como en roca. Parámetros ambientales como pH, temperatura, sólidos disueltos totales (SDT) y electroconductividad (EC) fueron medidos in-situ. Muestras no filtradas (tomadas en el nivel freático y a 10 y 20 metros bajo éste) fueron tomadas para el análisis de aniones y cationes mayores y para el análisis geoquímico de 72 elementos menores y trazas. La última campaña de muestreo incluyó la toma de muestras de agua filtradas. Los resultados indican que el agua subterránea en Inca de Oro es neutra a levemente alcalina y salobre (1127 ppm de TDS en promedio), similar a aguas subterráneas del valle del Río Copiapó, 100 km al sur del área de estudio. El agua subterránea es de tipo sulfatada cálcica, concordante con procesos de oxidación de sulfuros (pirita, calcopirita) y/o meteorización/disolución de minerales sulfatados como jarosita, brocantita o antlerita, observados en la zona de oxidación del depósito. El contenido de SO4 2- , Cl- , Ca, Na y elementos traza como B, Br, Cs, Cu, Li, Mn, Mo, Rb, Sr, U y Zn es mayor en muestras de agua hospedada en roca respecto del agua en grava, consistente con procesos de interacción entre el agua subterránea y las rocas mineralizadas del depósito. En particular, Cu, Mo y Mn presentan mayores concentraciones en muestras que atraviesan zonas de ocurrencia de óxidos de Cu verdes y negros. El cálculo de índices de saturación mineral indica que el agua está saturada (en equilibrio) con respecto a minerales de Cu oxidados como malaquita, brocantita y tenorita. Por otra parte, óxidos de Cu (delafosita) y Fe (goethita, jarosita y hematita) se encuentran sobresaturados, sugiriendo condiciones aptas para la precipitación de estos minerales. El transporte y la dispersión de elementos en el agua subterránea en Inca de Oro, son controlados principalmente por la especiación y por procesos de adsorción. Elementos como Mn, Zn, Cu, Fe y Al ocurren principalmente adsorbidos en el material suspendido, limitando su dispersión aguas abajo del depósito. Por el contrario, elementos como B, Br, Cl, Mo, S y Se, se encuentran disueltos (con razones entre muestras filtradas/no filtradas ~ 1), y aumentan sus concentraciones a lo largo del flujo de agua. Los procesos de adsorción, junto con la variabilidad estacional observada en la concentración de algunos elementos, tienen directas consecuencias en la disponibilidad de elementos capaces de migrar desde la solución mediante mecanismos de dispersión vertical, como la capilaridad y la evaporación. El análisis de elementos en aguas subterráneas, asociados a la mineralización de pórfidos cupríferos (Cu, Mo, Mn, Re, Se y Zn) tiene directas aplicaciones en exploración de depósitos cubiertos. En particular, Mo y Se son móviles, a diferencia de Cu y Mn cuya movilidad es limitada principalmente por procesos de adsorción, por lo que muestran ser mejores indicadores de mineralización. Las altas concentraciones de Mo (hasta 110 ppb), sin importantes variaciones estacionales, en aguas subterráneas de Inca de Oro, sumado a que es un elemento poco común en aguas naturales y fácil de lixiviar desde la fuente, sugieren que es un indicador confiable de mineralización y que su uso en campañas de exploración puede ser efectivo en la detección de este tipo de depósitos. Los resultados obtenidos en este estudio muestran que los procesos de interacción del agua con la zona de mineralización supérgena del depósito se encuentran activos. La mineralogía y permeabilidad de la roca, en conjunto con la velocidad del flujo de agua, el tiempo de residencia de ésta, y procesos como la adsorción y precipitación/disolución mineral, son factores clave en el control de la composición del agua subterránea en el área de estudio.