Las aguas subterráneas del Oasis de Pica: patrones de circulación y procesos de contaminación en el Desierto de Atacama (Norte de Chile)

Abstract

Este trabajo de investigación ha abordado el estudio hidrogeoquímico del acuífero de Pica, Región de Tarapacá, norte de Chile. Situado en el Piedemonte Andino, en el borde oriental de la Depresión Central, entre los 20°14 y 20°36 S, el Oasis de Pica está a 1400 m s.n.m. en el Desierto de Atacama. En la zona de estudio la tasa de precipitación promedio es de 10 mm/año por debajo de los 2000 m s.n.m., y la de evaporación es 2000-3000 mm/año. En la zona, las aguas superficiales están prácticamente ausentes, a excepción de un arroyo en la quebrada de Quisma, y el desarrollo socioeconómico de la comuna de Pica depende fuertemente de los recursos de aguas subterráneas. En el Oasis, afloran unos manantiales termales que están asociados a unidades aluviales y volcano-sedimentarias del Cenozoico Superior y se relacionan a sistemas de fallas verticales. Si bien se han realizado estudios hidrogeológicos, a la fecha el funcionamiento del sistema acuífero del Oasis de Pica queda aún poco claro. En esta tesis, mediante el uso de la hidrogeoquímica y de los isótopos (δ13C) se ha caracterizado la circulación subterránea y, se ha establecido un nuevo modelo conceptual del sistema hidrogeológico de Pica. Para esto, durante septiembre del 2016 y febrero del 2017, 55 muestras de agua subterráneas y de lluvia fueron recolectadas en las áreas de Pica y Altos de Pica. La conductividad eléctrica medida varía entre 153 y 3990 µS/cm y las aguas son de tipo Cl-Na, HCO3-Na, SO4-Ca y mixto. Los altos valores de NO3 medidos, hasta 151 ppm, relacionados con los contenidos de SO4, Ca, Mg y Mo han sido relacionados al uso de fertilizantes, evidenciando así procesos de contaminación de origen antropogénico (agrícola). Las características litológicas y estructurales son las que configuran el sistema acuífero que sostiene la circulación de las aguas subterráneas de Pica. La integración del análisis hidrogeoquímico y geológico-estratigráfico ha permitido diferenciar 3 patrones de circulación que rigen la circulación de las aguas del Oasis de Pica: (i) circulación profunda y confinada en la capa aluvial depositada sobre el basamento Mesozoico (facies Cl-Na, CE ≈ 3120 µS/cm, T° ≈ 33,5 °C, δ13C ≈ -12,9 (PDB) y NO3 ≈ 1,2 mg/L), parcialmente a completamente desconectadas de la superficie; (ii) circulación menos profunda y semi-confinada en las ignimbritas fracturadas (facies HCO3-Na, CE ≈ 330 µS/cm, T° ≈ 30,1 °C, δ13C ≈ 8,0 (PDB) y NO3 ≈ 2,7 mg/L) parcialmente desconectadas de la superficie; y iii) la circulación más superficial del sistema, con concentraciones de componentes químicos principales y valores de δ13C que sugieren procesos de mezcla entre los patrones identificados (facies SO4-Ca, SO4-Na y mixta-Na, CE ≈ 1290 µS/cm, T ≈ 27,2 °C, δ 13C ≈ -10,6 (PDB) y NO3 hasta 151,0 mg/L). Las altas concentraciones de nitratos sugieren además que existe un retorno asociado a la irrigación, que contribuye a la recarga del sistema estudiado. La construcción y la validación del modelo conceptual hidrogeológico del Oasis de Pica mejora el entendimiento del funcionamiento de los recursos hídricos subterráneos y sirve de base para el desarrollo de un modelo numérico caracterizando la evolución de las aguas subterráneas frente a las presiones antrópicas y climáticas.