August 26, 1996

MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
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1
Bloque:
probablemente Medio Ambiente
Impacto de aguas termales volcanogénicas en la química del Río Ichuña/ Río Tambo
(Moquegua y Arequipa) en época seca
Dr. Germán MALLÉN, MWH Perú S.A., Av. Conquistadores 638, Piso 4, San Isidro, Lima 27.
Hidrogeoquímico en GWI y MWH Perú desde 2007.
Postdoc, analizando parámetros de transporte de trazadores en acuíferos, GSF - Research Centre/ Inst. of
Hydrology, Múnich/ Alemania, 2000-03.
Doctorado sobre Hidrología Isotópica e Hidroquímica en UFZ - Environmental Research Centre Leipzig-Halle/
Department of Hydrogeology, Alemania, 1999.
Maestría en geología con énfasis en hidrogeología, Universidad de Múnich/ Alemania, 1995.
Index
1.
RESUMEN .............................................................................................................. 3
2.
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3
3.
VARIACIONES QUÍMICAS DEL RIO ICHUÑA Y SUS NACIENTES ...................... 5
3.1 Fuentes termales saladas volcanogénicas en el valle Tuncane (~ 100 l/s) .......... 5
3.2 Cálculos de mezcla ............................................................................................. 8
3.3 Rio San Antonio y Rio Ichuña .............................................................................. 9
4.
INAPTITUD DEL RIO ICHUÑA/ TAMBO PARA IRRIGACIÓN ............................. 15
5. GEOTERMOMETRÍA DE LAS PRINCIPALES FUENTES TERMALES SALADAS
VOLCANOGÉNICAS .................................................................................................... 16
5.1 Geotermómetro de Si ........................................................................................ 17
5.2 Geotermómetro Na+-K+...................................................................................... 17
5.3 Geotermómetro Na+-K+-Ca2+ ............................................................................. 19
6.
AGUAS ÁCIDAS NATURALES EN LA CUMBRE DEL CERRO CHUCAPACA .. 20
7.
CONCLUSIONES ................................................................................................. 22
8.
RECOMENDACIONES ......................................................................................... 24
9.
REFERENCIAS .................................................................................................... 25
TABLAS
Tab. 3-1
Caudal de aguas termales Q2 (l/s) saliendo del valle Tuncane, calculado en base a los
parámetros más aptos................................................................................................................. 9
Tab. 3-2
Estaciones de análisis hidroquímico en ríos y manantiales (termales o ácidos) de la
cuenca del Ichuña ..................................................................................................................... 12
Tab. 3-3
Parámetros de campo, mayor iones (% eq) y tipo de agua (iones > 10 % eq) ............. 14
Tab. 5-1
Temperaturas (oC) del reservorio según diferentes geotermómetros, siendo los primeros
cuatro los más aptos para las fuentes locales ........................................................................... 20
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FIGURAS
Fig. 2-1
Ubicación de volcanes del Plioceno-Cuaternario de la zona volcánica central (ZVC) y
principales fuentes termales (Tuncane y Pobaya) del Río Ichuña en Moquegua / Sur del Perú .. 4
Fig. 3-1
Ubicación de las fuentes termales del valle Tuncane (3970 msnm) ............................... 6
Fig. 3-2
Mineralización en las aguas (fuentes termales en rojo).................................................. 8
Fig. 3-3
TDS (mg/l) en el Rio Ichuña y sus afluentes en Oct. 2010 (datos de GOLDER, 2012) ..... 9
Fig. 3-4
Ubicación de las fuentes termales de Pobaya ............................................................. 11
Fig. 3-5
Diagrama Schöller (fingerprint) de los mayores iones en los ríos salados .................... 11
Fig. 3-6
Diagrama trilinear Piper de las aguas naturales, termales y acidas .............................. 13
Fig. 5-1
Diagrama triangular de Na+-K+-Mg2+ para clasificación de aguas termales según
Giggenbach............................................................................................................................... 18
Fig. 5-2
Diagrama triangular de HCO3--SO42--Cl- para clasificación de aguas termales ............. 19
Fig. 7-1
Típica distribución de aguas termales volcánicas alrededor del Cerro Chucapaca ....... 23
FOTOS
Foto 3-1
Burbujas de CO2 y otros gases en uno de los afloramientos de aguas termales en el
lecho del Rio Tuncane................................................................................................................. 7
Foto 6-1
Aguas ácidas aflorando al pie del domo Chucapaca, formando sinter silicático ............ 21
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3
1.
composición química del Rio San Antonio y Rio
Ichuña, proporcionando casi el 100 % de su
mineralización en época seca. Es una de las
fuentes termales más grandes de los Andes,
comparable con los famosos Baños del Inca en
o
Cajamarca (90 l/s, 79 C).
RESUMEN
Los manantiales entre el Cerro Chucapaca (5000
msnm) y el cañón del Río Ichuña/ Alto Tambo
(3900-3500 msnm), en el Norte de Moquegua
presentan la característica distribución de
diferentes tipos de aguas volcanogénicas sobre un
sistema de convección hidrotermal de agua
meteórica profunda reciclada, calentada y movida
por una cámara magmática andesítica que aporta
calor y gases (Fig. 7-1):
 manantiales ácidos (pH 3-4) de aguas
subterráneas someras recién recargadas y poco
mineralizadas, afectados por oxidación de
gases sulfurosos volcánicos (SO2, H2S) en
contacto con oxigeno atmosférico y por tanto
23+
dominados por SO4
y Al , generados
directamente debajo de la superficie en rocas
alumino-silicáticas
(intrusivas
y
volcanoclásticas), alrededor de la cumbre del
Cerro Chucapaca, en el área de la futura mina
aurífera Chucapaca de Canteras del Hallazgo
(CDH);
 aguas subterráneas jóvenes mayormente
bicarbonatadas,
saliendo
de
múltiples
manantiales en las cuestas de las montañas,
poco mineralizadas en las rocas aluminosilicáticas y moderadamente mineralizadas en
calizas. Contienen solo esporádicamente
significante porcentaje de aguas bicarbonatadas
profundas más mineralizadas; y
 aguas antiguas termales volcanogénicas (34-51
o
C) altamente mineralizadas, principalmente con
+
Cl y Na , y característicamente con altas
+
3+
3+
concentraciones de Li , B y As , provenientes
o
de reservorios con 130-200 C, según
geotermometría, y emergiendo en el fondo del
cañón del Río Ichuña/ Alto Tambo. Los aportes
de aguas termales son responsables de que
+
3+
hay demasiado Cl , Na y B para uso agrícola
en los ríos San Antonio, Ichuña y Tambo en
época seca (Mayo – Nov.).
o
El agua profundo termal (98 ± 15 l/s, 51 C, 25.2 g
TDS/ l) que emerge a lo largo de los últimos 800 m
del valle Tuncane, controla prácticamente toda la
o
Un segundo sistema de fuentes termales (42 C,
18.4 g TDS/l) aporta similar carga de los mismos
componentes en los últimos 4 km del Río Ichuña,
antes de confluir con el Río Paltiture y formar el Río
Tambo.
En los siguientes 80 km hasta Omate emergen
más aguas termales saladas, sobre todo
directamente debajo de los volcanes activos
Ubinas y Huaynaputina, favorecido por altos
gradientes geotermales e hidráulicos – lo último
debido a la extrema profundidad (hasta 2 km) del
cañón del Tambo.
2.
INTRODUCCIÓN
Como parte de los estudios línea base realizados
por MWH Perú S.A. para el proyecto aurífero
Chucapaca de Canteras del Hallazgo (CDH – Gold
Fields Perú S.A.) en el distrito de Ichuña en el norte
de la región Moquegua/ Perú, se investigó el origen
de boro, alta salinidad y otros componentes que
perjudican la aptitud de los ríos Ichuña y Tambo
para irrigación y otros usos. La problemática
calidad del agua del Río Tambo y la necrosis que
causa entre plantas sensitivas (como semilleros de
arroz, arboles de frutas como manzana, palta etc.)
es generalmente bien conocida y fue la razón por
esporádicos análisis de algunos parámetros
hidroquímicos desde los años 1960. Estos estudios
ya mostraron que la calidad del agua es
perjudicada
principalmente
por
altas
3+
+
2+
2+
3+
concentraciones de B , Na , Cl , Fe , Mn y As ,
3+
4+
5+
los últimos tres siendo oxidados a Fe , Mn y As
en contacto con oxigeno atmosférico y
precipitándose como hidróxidos de estos metales
debido al pH neutro en el rio.
Se requirió para este estudio un análisis más
completo de la calidad de agua, particularmente
por IC y ICP-MS (que hasta el año 2008 no
existieron en Perú), para especificar los
componentes problemáticos y su origen.
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Fig. 2-1
Ubicación de volcanes del Plioceno-Cuaternario de la zona volcánica central
(ZVC) y principales fuentes termales (Tuncane y Pobaya) del Río Ichuña en Moquegua / Sur del Perú
------
100 km
-------------
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3.
VARIACIONES QUÍMICAS
ICHUÑA Y SUS NACIENTES
DEL
RIO
El flujo base con mínimo caudal al final de la época
seca en Septiembre-Octubre muestra tres grupos
de aguas que forman los ríos y manantiales en la
cabecera del Río Ichuña:

Aguas poco mineralizadas que contienen los
2+
2+
+
típicos mayores cationes Ca , Mg y Na y
2los aniones SO4 y HCO3 , provenientes
principalmente de volcanoclásticos e intrusivos
andesíticos que predominan en lo alto de la
cuenca del Ichuña;

En el fondo del valle, aguas termales
volcanogénicas,
cuya
avanzada
mineralización
(hasta
25 g
TDS/l),
+
predominantemente con Na y Cl , se debe a
la vejez del agua subterránea y acelerada
equilibración con la roca a alta temperatura; y

Manantiales ácidos poco mineralizados (pH 33.5, 317-480 mg TDS/l) en la cabecera de la
Qda. Itapallone al pie de la cumbre del
Chucapaca,
directamente
encima
del
campamento Chucapaca, donde gases
ascendentes de sulfuros volcánicos se oxidan
a ácido sulfúrico en contacto con oxigeno
atmosférico cerca de la superficie y disuelven
los alumino-silicatos volcánicos e intrusivos,
3+
2por lo que predominan Al y SO4 en estas
aguas subterráneas jóvenes. Estos sulfuros
precipitaron los sulfuros de metales que
abundan alrededor del Cerro Chucapaca,
incluyendo la zona del futuro tajo de CDH en
un ducto volcánico influenciado por soluciones
hidrotermales.
3.1
Fuentes
termales
saladas
volcanogénicas en el valle Tuncane (~
100 l/s)
La Qda. Tuncane presenta inicialmente las típicas
características de las aguas provenientes de los
volcánicos e intrusivos terciarios que predominan
en la zona: pH 8.6 (neutro - ligeramente alcalino) y
baja mineralización (398 µS/cm, ≙ 260 mg TDS/l).
En un tramo a 0.4 - 1.3 km aguas arriba de la
confluencia con el Rio San Antonio salen en el
lecho y las riberas del Río Tuncane múltiples
fuentes termales con burbujas de CO2 y otros
o
gases que calientan tramos del rio a más de 30 C
(Fig. 3-1 y Foto 3-1). El ingreso de aguas termales
a lo largo de 800 m transforma el Tuncane en un
verdadero rio termal. En este tramo aumenta el
caudal de aprox. 73 a 220 l/s. Este aumento por
~ 147 l/s incluye el agua subterránea joven poco
mineralizada del aluvial, que se exfiltra, junto con el
agua termal, debido al estrechamiento del valle y
de su acuífero aluvial justo en este tramo del valle.
Los siguientes cálculos químicos muestran que
emergen aprox. 50 l/s de agua subterránea joven y
98 ± 15 l/s de puras aguas termales.
Existen solo pocos puntos donde salen las aguas
termales fuera del lecho del rio para permitir
muestreo. El principal de estos manantiales
calientes, MT-Tuncane, forma una amplia capa de
sinter carbonático y silicático (61 wt.% CaCO3 y 39
wt.% silicatos y óxidos de Fe y Ca) de varios
o
metros de espesor. La temperatura de 51 C y la
extrema salinidad (25.2 g TDS/l) – aproximándose
casi a la del mar (34 g TDS/l) – indican que se trata
de agua subterránea muy vieja de circulación
convectiva hidrotermal propulsada por el calor
sobre una cámara magmática.
+
-
Na y Cl son con 88 y 89 % eq los iones
2+
2+
2dominantes, Ca , Mg , SO4 y HCO3 representan
solo entre 2 y 9 %eq de los iones. Hay elevadas
+
3+
concentraciones de los elementos traza Li , B y
3+
+
As (8, 21 y 0.8 mg/), que son – juntos con Na y
Cl – característicos para aguas termales
volcanogénicas. La composición química de las
otras fuentes termales adyacentes en este tramo
de varios cientos metros en el valle es idéntica
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Fig. 3-1
Ubicación de las fuentes termales del valle Tuncane (3970 msnm)
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Foto 3-1
Burbujas de CO2 y otros gases en uno de los afloramientos de aguas termales
en el lecho del Rio Tuncane
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50000
8
Fig. 3-2
Mineralización en las aguas (fuentes termales en rojo)
45000
Tuncane
35000
30000
EC (uS/cm)
40000
Pobaya
y = 1.7596x - 399.95
R² = 0.9874
25000
20000
Rio Tuncane
Rio San Antonio
Ichuña
Exchaje
15000
10000
Rio Ichuña
en tramos
Aguas superficiales naturales, generalmente poco mineralizadas
TDS (mg/l)
5000
0
0
3.2
5000
10000
Cálculos de mezcla
Con los parámetros químicos que presentan
máximas diferencias de concentración entre las
fuentes termales y el Rio Tuncane antes de
ingresar al “campo termal” se puede hacer los
típicos cálculos de mezcla de dos componentes,
que se basan en el hecho que la carga (Q * c) de
dos fuentes se suma en la mezcla:
Carga de un ion (g/s) = Q (l/s) * c (g/l)
La diferencia de caudales:


aproximadamente 74 ± 10 l/s en la parte
superior del Río Tuncane antes del ingreso
del agua termal, y
221 ± 30 l/s debajo, antes de confluir con el
Rio San Antonio,
sugiere un ingreso de 147 ± 30 l/s de agua termal
profunda y agua subterránea joven del aluvial. El
caudal determinado mediante flujómetro tiene un
posible error de hasta 15 % en el rio con bloques
de rocas.
Para diferenciar ambas fuentes y cuantificar con
mayor precisión, es preferible calcular el caudal de
aguas termales (Q2) en base a los datos químicos
y el caudal medido al final del Rio Tuncane
(Q1+Q2), que es mas preciso que el caudal (Q1)
medido en la parte alta del rio. El calculo
simplificado con c1 = 0 da similar resultado, porque
la concentración (c1) de elementos en la Qda.
Tuncane encima del campo termal es insignificante
15000
20000
25000
30000
comparado con c2 y c en las aguas termales y la
mezcla.
Q2 = (Q1 + Q2) *
c1  c
c1  c 2
≈ (Q1 + Q2) *
c
c2
Los parámetros más aptos para cálculos de
mezclas son la salinidad total (TDS) y los
+
+
3+
elementos Cl , Na , Li y B , debido a sus muy
altas concentraciones en las aguas termales de
muy avanzada mineralización, mientras son
prácticamente insignificantes en la Qda. Tuncane
al inicio y en las aguas jóvenes superficiales y subsuperficiales de la zona en general.
Los resultados casi idénticos en base a los
diferentes elementos muestran un afloramiento de
98 ± 15 l/s de aguas termales volcánicas en toda la
zona caliente del valle Tuncane, con misma
composición química como en la fuente MTTuncane. Se obtiene similar resultado de 101 l/s al
o
usar la temperatura como trazador: 10 C en el Alto
o
o
Tuncane, 51 C en la fuente MT-Tuncane y 29 C
en el Bajo Tuncane debajo del campo termal.
Si el manantial muestreado tuviera un pequeño
porcentaje de aguas subterráneas jóvenes
meteóricas, lo que no parece ser el caso en época
seca, entonces sería el resultado solo pocos l/s
inferior.
Las aguas termales del valle Tuncane son unas de
las más voluminosas de los Andes, un espectáculo
humeante en las mañanas, comparables con los
o
baños del Inca en Cajamarca (90 l/s, 79 C). Debido
a que las aguas termales calientan todo el Río
o
Tuncane a ~ 30 C en época seca, no se requiere
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de construcciones e infraestructura para usar esa
atracción turística (lamentablemente muy apartada)
como balneario y spa.
Tab. 3-1
Caudal de aguas termales Q2 (l/s) saliendo del valle Tuncane, calculado en base a los
parámetros más aptos
TDS (mg/l)
Cl- (mg/l)
B3+ (mg/l)
Li+ (mg/l)
Na+ (mg/l)
T (oC)
Concentraciones y caudal final medidos
c1 (arroyo rio arriba)
534
18
0.5
0.06
54
10
c2 (fuente termal)
25200
13900
21
8
9170
29
C (mezcla en el
12200
6100
10
4
3860
51
Rio Tuncane,
Q1 + Q2 = 220 l/s)
Caudal de agua termal (Q2) calculado:
c1  c
c1  c 2
≈ (Q1 + Q2) *
Q2 (l/s)
104
96
101
99
92
Q2 (l/s) con c1 = 0
106
97
104
100
93
Rio San Antonio y Rio Ichuña
La alta salinidad al final del Río Tuncane, y en
misma proporción los componentes característicos
2+
+
3+
de las aguas termales (Cl , SO4 , Na , Li , B ,
3+/5+
As
), se propagan a los ríos San Antonio e
Ichuña y se diluyen solo lentamente al final de la
época seca en Septiembre/Octubre, debido a
mínimos caudales. La dilución termina a partir del
Fig. 3-3
c
c2
101
poblado de Ichuña (IC-40), donde comienzan
ingresar, en el lecho y la ribera del rio, múltiples
fuentes termales saladas de similar composición
química. Estas pequeñas fuentes termales, a pesar
de su cantidad, son poco importantes, solo
compensan la dilución por los afluentes poco
mineralizados, y mantienen así las concentraciones
casi constantes (Fig. 3-3).
TDS (mg/l) en el Rio Ichuña y sus afluentes en Oct. 2010 (datos de G OLDER, 2012)
10000
W
Ichuña
Crucero
Itapallone
Palca
Tomapata
Agani
Paltuture
Yunga
aportes termales
adicionales de Pobaya
Rio San Antonio
9000
E
8000
7000
TDS (mg/l)
3.3
Q2 = (Q1 + Q2) *
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
IC-100YU-20 IC-90 PT-10 IC-80 AG-60 IC-70 IC-60 CH-20 IC-50 PL-10 IC-40 IC-30 IT-120 IC-20 SA-10 IC-10
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Caudal y composición química de las aguas
termales no varían durante el año y por tanto
tampoco su carga Q*c (l/s * g/l = g/s). Cuando se
diluyen los “iones termales” en aguas superficiales
y sub-superficiales poco mineralizadas, queda la
carga casi constante, sin aumento relevante,
porque el aporte de las aguas superficiales poco
mineralizadas es insignificante.
Hasta la confluencia de la Qda. Agani, el futuro
efluente minero del proyecto Chucapaca, y la aldea
Pobaya (IC-80, un km rio abajo) más del 90 % de
+
la salinidad (TDS), los principales iones Na y Cl , y
3+
+
3/5+
B , Li , As , provienen de las fuentes termales
del valle Tuncane. Los aportes de las múltiples
fuentes termales entre los Baños de Ichuña (IC-40)
y la aldea de Pobaya son poco significantes, casi
imperceptibles, debido a su menor mineralización y
2caudales de pocos l/s. Solo la carga de SO4
aumenta unos 30 ± 10 %, debido a significantes
aportes de los afluentes.
El segundo gran aporte de los mismos
componentes volcanogénicos ocurre en los últimos
4 km del Río Ichuña, entre Pobaya y la confluencia
del Río Paltiture, inmediatamente debajo de IC-80.
Por la confluencia del Río Paltiture, formando así el
Río Tambo, se diluye la salinidad a un nivel similar
al del Río Ichuña antes de Pobaya, por lo cual
cambian poco las concentraciones entre IC-80 y
IC-100, pero se triplica la carga (Q*c) de los iones
de origen termal, porque el caudal del Paltiture es
casi el doble del Ichuña. El Río Paltiture esta
mineralizado – en menor grado – por los mismos
componentes volcanogénicos, debido a fuentes
termales en Tolapalca y otras partes de su cuenca.
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Fig. 3-4
200
Fig. 3-5
Ubicación de las fuentes termales de Pobaya
Diagrama Schöller (fingerprint) de los mayores iones en los ríos salados
180
Rio Tuncane
160
SA-10
IC-20
120
IC-80
dilucion rio abajo
C (meq/l)
140
100
80
60
IC-100
40
20
0
HCO3
SO4
Cl
Ca
Mg
Na
K
12
Tab. 3-2
Estaciones de análisis hidroquímico en ríos y manantiales (termales o ácidos) de la cuenca del Ichuña
Coordenadas UTM - Datum WGS 84 - Zona 18
Código de Estación
UTM Este
UTM Norte
m snm
Nombre y Ubicación de la Estación de muestreo
Alto Tuncane
348907
8217046
3973
MT-Tuncane
348703
8216961
3975
Rio Tuncane
347634
8216730
3957
Alto Rio Tuncane (73 l/s, 10 C), antes de mezclarse con las aguas termales saladas
o
Manantial (12 l/s, 51 C) en sinter en la zona termal del valle Tuncane, 1.4 de Jesus Maria, 1.1 km
aguas arriba de confluencia de Río Tuncane con Río San Antonio
o
Bajo Río Tuncane (220 l/s, 27 C), antes de confluir con Río San Antonio
Alto Antonio
347636
8216685
3957
Alto Río San Antonio, antes de confluencia con Río Tuncane
MT Ichuña
336319
8215096
3786
MT Pobaya
324896
8213520
3652
MT Exchaje
314959
8203268
3466
Baño termal de Ichuña, a 1 km rio arriba del pueblo
o
Manantial termal (3 l/s, 42 C) en lecho del Río Ichuña, debajo de la aldea de Pobaya, 4 km antes de
confluencia con Río Paltiture
o
Manantial termal (2 l/s, 34 C), uno de varios entre Exchaje y Lucco
SA-10
343449
8214476
3866
Río San Antonio, antes de confluencia con Río Crucero
IC-10
343491
8213506
3866
Río Crucero (Mauri), antes de confluencia con Qda. Huanacamaya y Río San Antonio
IC-20
341029
8214856
3842
Río Ichuña, antes de confluencia con Qda. Itapallane
IC-30
339851
8215387
3834
Río Ichuña, después de confluencia con Qda. Itapallane
IC-40
336741
8215070
3786
Río Ichuña, aguas abajo del poblado de Sicuani y aguas arriba de Ichuña
IC-50
333807
8214207
3748
Río Ichuña, después de confluencia con Qda. Palca y aguas abajo del centro poblado de Ichuña
IC-60
330714
8213410
3726
Río Ichuña, después de confluencia con Qda Chalsani (Oyo Oyo)
IC-70
326690
8214422
3698
Río Ichuña, antes de confluencia con Qda. Agani (Ansamani)
IC-80
325519
8213912
3679
Río Ichuña, después de confluencia con Qda. Agani (Ansamani)
IC-100
319581
8208583
3512
G5-T1-1
336440
8207045
4557
G5-TC-1
334047
8208175
4425
Río Ichuña, después de la confluencia con la Qda. Yunga
Arroyo ácido debajo de la carreterra al pie del Cerro Chucapaca, equivalente al punto MA-IT-365
monitoreado por GOLDER
Arroyo ácido 1 km aguas arriba del campamento Chucapaca, equivalente a MA-IT-40 de GOLDER
Puntos “IC-” monitoreados por GOLDER (2012)
o
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Fig. 3-6
PeruMin 2013
Piper
13
Diagrama trilinear Piper de las aguas naturales, termales y acidas
Ca-Mg,
Cl-SO4
aguas superficiales poco mineralizadas
rios Crucero y Alto San Antonio,
tipo Ca-Na-Mg-SO4-HCO3
aguas termales del valle,
tipo Na-Cl, y
aguas acidas de la cumbre del
Chucapaca, tipo Al-H-SO4
Na-K-Al-H
Cl-SO4
Ca-Mg,
HCO3
Mg
SO4
Na,K
HCO3
Al, H
Ca
Na,K,
Al, H
Cl
HCO3
MT Tuncane
Rio Tuncane
Alto Antonio
MT Ichuña
MT Pobaya
MT Exchaje
IC-10
SA-10
IC-20
IC-80
IC-100
G5-T1-1
G5-TC-1
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
14
Tab. 3-3
Parámetros de campo, mayor iones (% eq) y tipo de agua (iones > 10 % eq)
6.9
HCO3 (+CO3)
(%eq)
2
SO4
(%eq)
9
Cl
(%eq)
89
H
(%eq)
0
Ca
(%eq)
7
Mg
(%eq)
3
Na
(%eq)
88
K
(%eq)
1.6
Al
(%eq)
0
Fe
(%eq)
0.05
Σ Metales*
(%eq)
0.06
12200
7.9
3
10
88
0
8
3
88
1.5
0
0
0.004
Na-Cl
52
730
8.2
16
79
6
0
51
27
20
1.6
0.01
0
0.55
Ca-Mg-Na-SO4-HCO3
fecha
Q (l/s)
12
TDS
(mg/l)
25200
MT-Tuncane
25-9-11
Rio Tuncane
26-9-11
220
Alto Rio San Antonio
26-9-11
pH
tipo de agua
Na-Cl
MT Ichuña
27-9-11
0.3
7470
6.6
16
31
53
0
13
5
81
1.2
0
0.08
0.09
Na-Ca-Cl-SO4-HCO3
MT Pobaya
27-9-11
3
18400
6.4
4
3
93
0
8
2
87
3.2
0
0
0.011
Na-Cl
MT Exchaje
28-9-11
2.3
6010
7.2
8
5
87
0
8
2
87
3.3
0.02
0
0.044
Na-Cl
IC-10
7-10-10
103
519
8.7
34
57
9
0
48
22
27
2.0
0
0
0.006
Ca-Na-Mg-SO4-HCO3
IC-10
6-9-11
259
534
8.6
38
56
6
0
47
22
29
1.7
0
0
0.025
Ca-Na-Mg-SO4-HCO3
SA-10
7-10-10
290
9407
8.4
4
11
85
0
9
4
85
1.5
0
0
0.001
Na-Cl-SO4
SA-10
6-9-11
345
7702
8.5
5
11
84
0
9
4
86
1.3
0
0
0.001
Na-Cl-SO4
IC-20
12-10-10
279
6217
8.4
5
13
82
0
10
5
84
1.4
0
0
0.001
Na-Cl-SO4
IC-20
6-9-11
549
4190
8.7
6
14
80
0
10
5
83
1.4
0
0
0.001
Na-Ca-Cl-SO4
IC-80
11-10-10
619
3413
8.5
7
14
79
0
13
7
79
1.4
0
0
0.002
Na-Ca-Cl-SO4
IC-80
7-9-11
971
2398
8.6
10
15
75
0
13
6
80
1.2
0
0
0.001
Na-Ca-Cl-SO4
IC-100
14-10-10
2223
2981
8.3
10
16
74
0
15
7
76
1.5
0
0
0.002
Na-Ca-Cl-SO4
G5-T1-1
23-8-09
10
317
3.1
0
99.6
0.4
25
3
2
4
4.4
58
3
62
Al-H-SO4
G5-TC-1
30-8-09
2.8
480
3.1
0
99.7
0.3
15
7
4
2
3.7
58
6
67
Al-H-SO4
*: suma de semi-metales y metales pesados
Página 14
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
15
4.
INAPTITUD DEL RÍO
TAMBO PARA IRRIGACIÓN
ICHUÑA/
-
+
RÍO
3+
Las altas concentraciones de Cl , Na y B
perjudican a muchos cultivos. Los ríos San
Antonio, Ichuña y Tambo son demasiado salados
en época seca para uso agrícola, incluso para
irrigación de cultivos más resistentes a sal. En los
últimos 35 km del valle del Bajo Tambo hasta el
mar, en la provincia arequipeña de Islay, los
agricultores, postergan el sembrío de cultivos de
Septiembre a Diciembre, cuando las lluvias en la
sierra y la concomitante subida del caudal diluyen
suficientemente los componentes problemáticos
provenientes de las múltiples fuentes termales
volcánicas en el Alto y Medio Tambo entre Ichuña y
Omate.
Los datos de la estación hidrológica La Pascana
(Senamhi), en el distrito de Cocachacra, 30 km
antes de la desembocadura al mar, muestran para
los años 2006 – 2010 siempre el mínimo caudal
del Tambo entre el 20-Oct. y 10-Nov. En los
monitoreos del Río Ichuña/ Alto Tambo en 2010 y
2011 se registraba también mínimo caudal en
Octubre.
La aptitud del agua para regadío es evaluado
mediante el SAR (ratio de adsorción de sodio) en
base a los principales solidos disueltos en el agua:
SAR =
[ Na  ]
Ca 2 ] + [M g2 ]
2
(concentraciones en meq/l)
MWH
CLASIFICACION
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin
2013
DE LAS AGUAS PARA
RIEGO
16
TÍTULO (fecha)
Fig. 4-1
Clasificación de los ríos para riego en temporada seca
40
Muy Alto
c1-s4
38
4
c2-s4
c4-s4
SA-10
Rio San Antonio
c3-s4
36
34
32
Alto
3
2
Bajo
RELACION DE ADSORCION DEL SODIO (SAR)
PELIGRO DE
ALCALINIZACION
Medio
DEL SUELO
30
1
28
26
24
22
IC-20
Rio Ichuña
c1-s3
20
18
IC-80
Rio Ichuña
c2-s3
16
c1-s2
14
IC-100
Rio Tambo
c3-s3
12
c2-s2
10
c4-s3
c3-s2
8
6
c4-s2
4
IC-10
Rio Crucero
2
10
-2
c2-s1
c1-s1
0
100
c3-s1
c4-s1
1000
10000
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA uS/cm
-4
-6
-8
1
2
3
Bajo
Medio
Alto
4
Muy Alto
PELIGRO DE SALINIZACION DEL SUELO
IC-10
SA-10
IC-20
IC-80
5.
GEOTERMOMETRÍA
DE
LAS
0
0
0 SALADAS
0
PRINCIPALES FUENTES
TERMALES
VOLCANOGÉNICAS
0
0
0
0
La hidroquímica de las cuatro fuentes termales
analizadas (Tuncane, Ichuña, Pobaya y Exchaje)
fue sometida a geotermometría establecida para
ver si su origen y génesis son tan similares como
su composición química y como encaja en el
modelo de las aguas volcanogénicas entre el Cerro
Chucapaca y el cañón del Ichuña/ Tambo.
IC-100
0
0
0
Durante el ascenso de las aguas termales
0disminuye0 su temperatura
0
0
debido
al contacto con
roca circundante, ebullición del agua por
0disminución
0 de la presión
0
0
hidráulica
y mezcla con
aguas subterráneas jóvenes más frías. Mediante
métodos geotermométricos se intenta caracterizar
el agua, sobre todo con respecto a su temperatura
debajo de la zona de enfriamiento. Las actuales
preparaciones del INGEMMET y otras instituciones
peruanas y chilenas para uso de la energía
geotérmica en la zona volcánica con alto gradiente
geotérmico entre Arequipa y Antofagasta se basan
en evaluación geotermométrica más detallada
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
17
mediante análisis químico e isotópico de aguas,
vapores y gases.
Las concentraciones de equilibrio de iones
dependen de la temperatura. La tasa de reacción
de diferentes iones también varia, con cationes
+
+
como Na y K equilibrándose más lentamente que
SiO2. Por tanto tiene la geotermometría de cationes
una “memoria” más larga y típicamente refleja la
temperatura de una fuente liquida mas profunda o
distante que el geotermómetro de sílice que refleja
la temperatura de un acuífero cercano.
5.1
las aguas solo por conducción durante el
ascenso, en manantiales a temperatura subhirvientes, como es el caso en los cuatro
manantiales analizados.
o
T ( C) = -42.2 + 0.028831 [SiO2] – 0.00036686
2
-7
3
[SiO2] + 3.1665 * 10 [SiO2] + 77.034 log [SiO2]
o
rango: 25-300 C
(Fournier & Potter 1982)

Geotermómetro de Si
Si el geotermómetro de cuarzo u otros indica
o
temperaturas de 120-180 C, es posible que
calcedonia controla la solubilidad de Si. El
geotermómetro de calcedonia conductivo
(sin perdida por vapor) es:
Temperaturas de geotermómetro pueden ser
calculados para sílice amorfo, calcedonia y cuarzo
de enfriamiento conductivo o adiabático (ebullición)
en base a la respectiva solubilidad en función de la
temperatura y presión.
La reacción básica de la disolución de sílice es:
SiO2 (solid) + 2 H2O

1032
– 273.15
4.69  log(SiO2 )
o
rango: 0-250 C
(Fournier 1973)
o
T ( C) =

H4SiO4 (aq)
El geotermómetro de cuarzo es para reservorios >
o
150 C, mientras a menor temperatura el contenido
de Si disuelto es probablemente controlado por
calcedonia. Se suele usar los siguientes
geotermómetros Si:

Cuarzo adiabático (máxima perdida por
o
vapor a 100 C): Esta ecuación compensa la
pérdida de vapor por ebullición de
soluciones y el resultante enriquecimiento
de Si, más el enfriamiento de la solución por
expansión
adiabática
debido
a
la
disminución de la presión hidrostática. El
geotermómetro adiabático de cuarzo es
usado preferentemente en fuentes hirvientes
y con caudal > 2 l/s, particularmente donde
se depositan sinter silicáticos.
1522
– 273.15
5.75  log(SiO2 )
o
rango: 25-250 C
(Fournier 1977)
o
T ( C) =
Con las temperaturas de las fuentes termales muy
o
debajo del punto de ebullición (90-86 C a 30004000 msnm), el enfriamiento del agua durante el
ascenso a la superficie no es adiabático, sino
conductivo. Además son los sinter mayormente
calcáreos (61 wt% CaCO3) y en parte silíceos (39
wt% silicatos y óxidos de Fe y Ca), como muestra
el MLA (mineral liberation analysis) de Tuncane.
Por tanto se aplica la siguiente formula
experimental y empírica para

Cuarzo conductivo (sin perdida por vapor):
Esta ecuación se aplica cuando se enfrían
Si el geotermómetro de calcedonia da una
o
temperatura de 100-120 C, entonces
representa tal vez la verdadera temperatura
en la profundidad. Pero si la temperatura es
o
< 100 C, es posible que SiO2 amorfo
controle la solubilidad. A temperaturas mas
bajas en rocas silicáticas, como las del área
del estudio, la abundancia de cristal
volcánico puede saturar la solución con SiO2
amorfo y aplica la siguiente formula:
731
– 273.15
4.52  log(SiO2 )
o
rango: 25-250 C
(Fournier 1977)
o
T ( C) =
+
5.2
Geotermómetro Na -K
+
El grafico ternario Na-K-Mg, que combina los
geotermómetros de Na-K y K-Mg, es el mas usado
entre los geotermómetros de cationes (Giggenbach
1988, 1997) y muestra la equilibración del agua a
alta temperatura y la influencia de procesos poco
profundos y posible equilibrio a baja temperatura.
Este grafico es adecuado para demostrar procesos
de mezcla y re-equilibración
La ratio de Na/K aumenta con bajada de la
temperatura, debido al intercambio de cationes
entre feldespato de Na y K en función de la
temperatura:
+
K + NaAlSi3O8 (albita)

+
Na + KAlSi3O8
(adularia)
Al bajar la temperatura se mueve el equilibrio hacia
la derecha, con aumento de la temperatura hacia la
izquierda. Las solubilidades experimentales a
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
18
diferentes temperaturas
correlaciones:
dan
las
siguientes
suficiente tiempo de residencia en el reservorio
2+
para establecer un equilibrio. El contenido de Ca
0.5
debe ser bajo, es decir log(Ca /Na) < -2.06, no
debe ser como en fuentes que depositan travertino
(CaCO3). Esto se cumple en las 4 fuentes termales
2+
muestreadas, porque el porcentaje de Ca es bajo
y el sinter depositado es más de un tercio silicático
como muestra el ejemplo de Tuncane con 61 wt.%
CaCO3 y 39 wt.% silicatos y óxidos de Fe y Ca.
1217
– 273.15
1.438  log(Na / K )
(Fournier 1979)
o
T ( C)
=
1390
– 273.15
1.75  log(Na / K )
(Giggenbach 1988)
o
T ( C)
=
+
Este cálculo es aplicable a aguas cloruradas, con
o
pH neutro, de reservorios con > 180 C, donde se
puede asumir equilibrio entre solución y reservorio.
En reservorios de menor temperatura puede
funcionar en casos donde los fluidos tengan
Fig. 5-1
+
+
El geotermómetro Na -K tiene la ventaja que la
ratio Na/K no es muy afectada por perdida de
vapor o dilución, mientras las aguas diluyentes
+
+
2+
tengan poco Na , K y Ca , y que es aplicable
o
hasta 350 C en el reservorio, porque la reequilibración es más lenta que en caso de los
geotermómetros de Si. Por tanto la ratio Na/K
puede indicar a una parte más profunda del
reservorio que el geotermómetro de Si.
+
2+
Diagrama triangular de Na -K -Mg para clasificación de aguas termales según
Giggenbach
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
19
Fig. 5-2
-
+
5.3
2-
-
Diagrama triangular de HCO3 -SO4 -Cl para clasificación de aguas termales
+
2+
Geotermómetro Na -K -Ca
Este geotermómetro empírico, desarrollado por
Fournier & Tuesdell (1973) para aplicación en
2+
aguas termales con altas concentraciones de Ca ,
asume equilibrio entre feldespatos de Na-K y
conversión de alumo-silicatos de Ca (ej. anortita) a
calcita:
+
6 K + Na4Ca-Mineral
Mineral
+
+

3 K + Na + Ca2-Mineral
Mineral
+
2+
4 Na + Ca

2+
2 Ca
+ 6 K-
+ K3Na-
La constante de equilibrio (log K) de esta reacción
es:
0.5
log K = log (Na/K) + β log (Ca /K)
con β = 1/3 para la primera y β = 4/3 para la
segunda reacción.
1647
o
T ( C) =
log(Na / K )   log( Ca / Na)  2.24
–
273.15
o
con
β = 4/3 para T < 100 C y
0.5
0.5
log (Ca /Na) > -2.06 (Ca /Na > 0.0087),
de lo contrario:
β = 1/3
Comparado con los geotermómetros de cuarzo y
especialmente de Na-K, el geotermómetro Na-KCa tiene la ventaja de no sobrestimar la
temperatura de aguas frías o poco termales no
equilibradas, como podría ser en caso de la
muestra Exchaje.
Las fuentes termales caudalosas con mayor
impacto sobre la mineralización del Rio Ichuña y
Tambo – MT-Tuncane y MT-Pobaya – indican una
más avanzada equilibración con la roca,
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
20
consistente con su alta salinidad de 25.2 y 18.4 g
TDS/l, mientras los manantiales MT-Ichuña y MTExchaje, de poco caudal (0.3 y 2 l/s) y menor
mineralización (7.5 y 6 g/l) indican equilibración
menos avanzada (Figs. 6-1 y 6-2), tal vez debido a
significante mezcla con aguas subterráneas mas
frías y jóvenes, sobre todo en caso del baño termal
MT-Ichuña.
Las aguas termales de Pobaya y Exchaje indican la
más alta temperatura de equilibración antes de
ascender hacia la superficie, tal vez porque el
cañón extremadamente profundo – con alto
gradiente hidráulico en la zona saturada debajo –
puede atraer aguas subterráneas más profundas
en este tramo; o se debe a la proximidad al activo
volcán Ubinas, donde el gradiente geotermal puede
Tab. 5-1
ser mayor que más al Este en la cuenca del
Ichuña.
Asumiendo un gradiente geotermal alto de 70-100
o
o
C por km de profundidad, los 141 a 200 C del
geotermómetro Na-K indican 1.4 a 2.8 km de
profundidad para los reservorios de aguas
termales.
Para las aguas ácidas del domo de Chucapaca no
tiene sentido aplicar geotermometría, porque la
oxidación de los sulfuros volcánicos (SO 2, H2S) en
contacto con oxigeno atmosférico disuelto (O2) y la
siguiente acidificación del agua y disolución de la
mayoría de los metales ocurren cerca de la
superficie, en agua subterránea joven recién
recargada.
o
Temperaturas ( C) del reservorio según diferentes geotermómetros, siendo los primeros
cuatro los más aptos para las fuentes locales
Muestra
Tuncane
Ichuña
Pobaya
Cuarzo conductivo
160
142
86 *
Calcedonia conductivo
136
116
54 *
Na-K-Ca
157
133
193
Na/K Giggenbach
152
141
198
Geotermómetros no aplicables en estas fuentes termales:
Cuarzo adiabático
152
137
88
SiO2 amorfo
38
21
-28
Na-K-Ca Mg corregido
-50
-45
73
Na/K Fournier
132
121
180
Na/K Truesdell
87
74
142
K/Mg Giggenbach
117
87
147
Exchaje
88 *
56 *
184
200
90
-26
44
182
145
125
* Re-equilibración en menor profundidad durante el ascenso hacia el cañón del Tambo/ Ichuña
6.
AGUAS ÁCIDAS NATURALES EN LA
CUMBRE DEL CERRO CHUCAPACA
Las aguas de precipitaciones (~ 7 mg TDS/l, pH
5.7) se mineralizan muy lentamente cuando infiltran
los alumino-silicatos intrusivos y volcánicos de la
formación Terciaria Llallahui alrededor del domo de
Chucapaca y los derivados silicoclásticos
coluviales y aluviales. Estas rocas muy poco
permeables y disolubles son muy resistentes al
clima y la descomposición química y predominan
en toda la cabecera de la cuenca del Río Ichuña.
Las aguas de manantiales y filtraciones,
mayormente aguas sub-superficiales con poco
tiempo de residencia en la cobertura coluvial, salen
generalmente poco mineralizadas, mayormente
+
+
bicarbonatadas, con alto porcentaje de Na y K de
los alumino-silicatos. Esta agua es muy sensitiva a
disolución inicial y procesos redox que neutralizan
el pH rápidamente a 8 ± 1.
Cuando esta agua blanda poco mineralizada esta
localmente afectada por menor oxidación de
sulfuros, baja rápidamente el pH y sube el
23+
2+/3+
porcentaje de SO4 , Al , Fe
y otros metales
disueltos de la roca.
En las laderas Norte y Este de la cumbre del
Chucapaca y su domo intrusivo, en la cabecera de
la Qda. Itapallone, la acidificación natural es
causada por ascenso de gases sulfurosos
volcánicos (H2S y SO2) que se oxidan en contacto
con el oxigeno disuelto en las aguas subterráneas
meteóricas jóvenes y más con el O2 atmosférico de
la zona no saturada al llegar al nivel freático:
2-
+
2-
+
H2S + 2 O2  SO4 + 2 H
SO2 + H2O + ½ O2  SO4 + 2 H
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
21
Foto 6-1
Aguas ácidas (tipo Al-H-SO4, 60-20-99 %eq) aflorando al pie del domo Chucapaca,
formando sinter silicático
Gracias a estos sulfuros se precipitaron los sulfuros
de metales que abundan en el Cerro Chucapaca.
Continúa denudación y erosión los levantó a
niveles óxicos y hasta la superficie.
Las reacciones neutralizadoras durante la
descomposición de los alumino-silicatos – como la
transformación de feldespatos a kaolinita y otras
arcillas, o las reacciones buffer de CO2 con
(oxy)hidroxidos de hierro y minerales de arcilla
entre otros (APPELO & POSTMA 2005) – son
demasiado lentos para efectivamente poder
neutralizar el acido sulfúrico (H2SO4) generado por
la oxidación de los sulfuros volcánicos, y así resulta
drenaje acido de roca (ARD) y concomitante
disolución de semi-metales y metales pesados que
rápidamente
se
convierten
en
mayores
componentes de estas aguas inicialmente poco
23+
mineralizadas. SO4 y Al y los propios protones
+
(H ) son los principales iones de los arroyos (G5T1-1, G5-TC-1) entre el domo Chucapaca y el
campamento de Gold Fields. La acidez y la
3+
2+
2+
concentración de varios metales (Al , Cd , Fe ,
3+
2+
2+
6+
Mn , Ni , Pb , e incluso U en G5-TC-1 exceden
los limites nacionales e internacionales para
consumo humano y ganado.
Aguas abajo, la mezcla con aguas de pH neutro y
la capacidad buffer de rocas carbonatadas
subyacentes de la formación jurásico-cretácica
Gramadal aumentan el pH y la concentración de
HCO3 y por ende se precipitan los metales en el
tramo central e inferior de la Qda. Itapallone. Estas
calizas contribuirán a la neutralización del futuro
drenaje ácido de mina (AMD).
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
22
7.
CONCLUSIONES
Los manantiales entre Cerro Chucapaca y el cañón
del Ichuña/ Alto Tambo presentan la característica
distribución de diferentes tipos de aguas termales
volcanogénicas:



manantiales ácidos (pH 3-4) de aguas
subterráneas someras recién recargadas y
poco mineralizadas, afectados por oxidación
de gases sulfurosos volcánicos (SO2, H2S)
en contacto con oxigeno atmosférico y por
23+
tanto dominados por SO4 y Al , generados
directamente debajo de la superficie en
rocas alumino-silicáticas
(intrusivas
y
volcanoclásticas), alrededor del domo
intrusivo en la cumbre del Cerro Chucapaca,
en el área de la futura mina aurífera
Chucapaca de Canteras del Hallazgo (CDH,
Gold Fields);
aguas subterráneas jóvenes mayormente
bicarbonatadas de la anterior época de
lluvias, saliendo de múltiples manantiales en
las cuestas de las montañas, poco
mineralizadas en las rocas volcánicas
alumino-silicaticas
y
moderadamente
mineralizadas en calizas (ej. cuenca del
Yunga). Contienen solo esporádicamente
menor porcentaje perceptible de aguas
bicarbonatadas
profundas
más
mineralizadas; y
aguas antiguas termales volcanogénicas
o
(34-51
C)
altamente
mineralizadas,
+
principalmente
con
Cl
y
Na ,
y
característicamente con relativamente altas
2+
3+
3+
concentraciones de SO4 , Li , B y As ,
o
provenientes de reservorios con 130-200 C
(según geotermometría) y emergiendo en el
fondo del cañón del Río Ichuña/ Alto Tambo.
Alrededor de los manantiales termales que
emergen fuera del lecho del rio, se depositan sinter
(61 wt.% CaCO3 y 39 wt.% silicatos y óxidos de Fe
y Ca en el valle Tuncane), debido al rápido escape
de CO2 a menor presión y oxidación de Fe(II) a
Fe(III) y precipitación como Fe(OH)3 entre otros,
coincidentes con los principales componentes
sobresaturados de las fuentes termales (modelo
hidrogeoquímico PHREEQC).
Mineralización y geotermometría indican las
fuentes más caudalosas de Tuncane y Pobaya
como las más equilibradas con las rocas aluminosilicáticas volcánicas e intrusivas. Asumiendo un
o
gradiente geotermal alto de 70-100 C por km de
o
profundidad, los 141 a 200 C del geotermómetro
Na-K indican 1.4 a 2.8 km de profundidad para los
reservorios de aguas termales.
El sistema de circulación hidrotermal es calentado
y se mantiene circulando por una cámara
magmática andesítica, alimentada por magma
ascendente de parcial fundición de sedimentos,
placa oceánica y trozos de manto. La
deshidratación de los sedimentos subducidos baja
la temperatura de fundición del magma, que aporta
calor y gases, pero apenas propia agua. Casi toda
agua termal suele ser agua meteórica profunda
reciclada (Fig. 7-1).
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
23
Fig. 7-1
Típica distribución de aguas termales volcanogénicas alrededor del Cerro Chucapaca
(modificado de Hedenquist & Löwenstern, 1994)
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
24
El agua termal volcanogénica que emerge a lo
largo de 800 m al final del valle Tuncane (98 ± 15
o
l/s, 51 C, 25.2 g TDS/l), al que le falta poco para
alcanzar la mineralización del mar (35 g TDS/l),
controla prácticamente toda la composición
química del Rio San Antonio y Rio Ichuña,
proporcionando casi el 100 % de su mineralización
en época seca, sobre todo los principales iones
+
+
3+
3/5+
Na y Cl , además casi todo el Li , B , As . Es
una de las fuentes termales más grandes de los
Andes, comparable con los famosos Baños del
o
Inca en Cajamarca (90 l/s, 79 C). Un km más
abajo, en la confluencia con el Rio San Antonio,
cerca de la aldea de Jesús Maria, el Rio Tuncane
o
(~ 220 l/s) tiene todavía 27 C.
El Rio Cruzero y otros afluentes son tan poco
mineralizados que solo diluyen los componentes
hidrotermales. Los siguientes múltiples pequeños
manantiales termales que emergen en el cañón
entre Ichuña y Pobaya solo compensan la dilución
de los componentes volcánicos por arroyos poco
mineralizados.
hidráulicos debajo del cañón del Tambo favorecen
la afluencia de estas aguas termales profundas.
Los ríos San Antonio, Ichuña y Tambo son
demasiado salados para uso agrícola en época
seca. La salinidad es máxima durante niveles
mínimos al final de la época seca entre Septiembre
+
y Noviembre. Las altas concentraciones de Cl , Na
3+
y B perjudican a muchos cultivos.
Fuera del cañón serrano, en los últimos 35 km
hasta el mar, se abre el valle agrícola del Bajo
Tambo (distrito Cocachacra/ provincia arequipeña
de Islay). Como el río es la única fuente disponible
de agua superficial para irrigación, los agricultores
del Bajo Tambo tienen que postergar el sembrío y
regadío de muchos cultivos de Septiembre a
Diciembre, cuando las lluvias en la sierra y la
subida del caudal diluyen suficientemente la
salinidad generada por las múltiples fuentes
termales volcanogénicas del Alto y Medio Tambo
entre Ichuña y Omate.
-
HCO3 de disolución de CO2 en la zona no saturada
durante la recarga y de reacciones con roca del
acuífero es usualmente el anión predominante en
los manantiales de aguas subterráneas meteóricas
jóvenes en las cuestas entre Cerro Chucapaca y el
cañón del Tambo/ Ichuña.
Los manantiales saliendo de rocas volcánicas
alumino-silicáticas son muy poco mineralizados
(TDS << 200 mg/l, mayormente incluso < 100
mg/l), mientras los de calizas más reactivas en la
sub-cuenca del Yunga y parte adyacente de la subcuenca Agani son mas mineralizados (TDS > 200
mg/l). HCO3 de aguas volcánicas altamente
mineralizadas no pueden ser reconocidas, lo que
es muy común, debido al generalmente bajo
porcentaje en la mezcla con aguas subterráneas
meteóricas jóvenes recién recargadas en las
cuestas de las montañas.
El segundo gran ingreso de compontes termales
2+
+
3+
3+
(TDS, Cl , SO4 , Na , Li , B y As ) proviene de
las fuentes calientes en los últimos 4 km del cañón
del Ichuña entre Pobaya y la confluencia del Rio
Paltiture, que aporta estos componentes volcánicos
en menor concentración que el Rio Ichuña. Gracias
o
a las fuentes termales de Pobaya (42 C, 18.4 g
TDS/l) no disminuyen las concentraciones de los
componentes volcánicos tras la confluencia con el
Rio Paltiture, cuyo caudal es casi el doble del
Ichuña.
Al Río Tambo más abajo hasta Omate continúan
ingresando aguas mineralizadas de los sistemas
hidrotermales convectivos de los volcanes Ubinas
(última actividad en 2006/7), Huaynaputina
(erupción catastrófica del Feb./Mar. 1600) en el
lado derecho del cañón, y Ticsani por el lado
izquierda. Los altos gradientes geotermales e
8.
RECOMENDACIONES
El balance de iones de diferentes fuentes en época
seca podría ser completado para todo el Rio
Tambo mediante análisis del tramo medio, de
afluentes e importantes aguas termales en esta
parte de la cuenca entre Lloque y Omate. Datos
esporádicos de pocos parámetros del Rio Tambo y
algunos afluentes, resumidos en INRENA-IRH
2005, muestran mayores aportes de TDS, Cl ,
2+
+
3+
3+
SO4 , Na , Li , B , As y otros componentes
volcánicos del:

Rio Coralaque, que es influenciado por
manantiales termales volcanogénicos en el
Rio Titire, debajo del puente natural Puente
Bello (E 352647, N 8169914), entre otros;

Rio Carumas, que recibe input de los geysirs
de Putina-Calacoa en el Rio Putina (E
319223, N 8149030) entre otros; y

Rio Omate, que es influenciado por el Rio
Vagabundo altamente mineralizado, cuyos
más importantes manantiales termales son
los de Los Meadores (complejo turístico
Ulucan; E 282632, N 8162531)
Todos ríos afluentes más abajo de Omate están
siempre secos en época seca, cuando el agua del
Tambo tiene las altas concentraciones de
componentes volcánicos perjudiciales para los
cultivos. Por tanto se supone que la composición
química del Rio Tambo queda constante a partir de
la confluencia del Rio Omate, mientras no haya
MWH
Aguas termales volcanogénicas en Río Ichuña/ Río Tambo
PeruMin 2013
25
más ingresos significantes de aguas termales en el
mismo cañón del Bajo Tambo, como ocurre en la
sección media (ej. manantiales calientes de
Matalaque, E 305719, N 8177092; Cruz et al.
2009). La contribución de aguas termales en el
cañón del Bajo Tambo es supuestamente baja,
porque faltan volcanes y hay poca recarga de agua
subterránea tan cerca de la costa.
Mejor conocimiento de la química del Bajo Tambo
mediante análisis completo por ICP-MS y IC
permitiría modelar los efectos que pudieran tener
algunos reservorios de cabecera planeados en lo
más alto de la cuenca del Tambo. Debería haber
solo ligera dilución de los problemáticos
componentes volcanogénicos y así solo poca
mejora de la calidad del agua, cuando agua
superficial de época húmeda será retenida en
reservorios y liberada durante los meses secos.
Agradecimiento – A Javier Torrealva y Mauricio
Zumaran, GOLDER Associates, por el aporte de
datos hidroquímicos del Río Ichuña y sus afluentes.
El estudio fue financiado por Canteras del Hallazgo
(CDH) – Gold Fields.
9.
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