anexo_2-1__1_de_6_

Estudio de Impacto Ambiental Proyecto Quetena

CODELCO - CHILE

Anexo 2-1

ANEXO 2-1

ESTUDIO MODELAMIENTO HIDROGEOLÓGICO SUBCUENCA

CLUSTER TOKI PARA PROYECTO QUETENA

Hendaya 367-B. Las Condes - Santiago. CHILE Fono/Fax: (56-2) 208.80.49 Fono: (56-2) 207.14.25

[email protected]

Preparado por: Preparado para:

CORPORACIÓN NACIONAL DEL COBRE DE CHILE CODELCO CHILE - DIVISIÓN CODELCO NORTE

DIRECCIÓN DE GEOLOGÍA DESARROLLO DISTRITAL

Programa de Trabajo / Estudio: “Modelamiento hidrogeológico Subcuenca Cluster Toki

para Proyecto Quetena”

Documento: Informe Final para Estudio de Impacto Ambiental

(Revisión A)

Santiago de Chile, Noviembre 2011

Hoya Quetena

Río Loa Calama

Río San Salvador

Chuquicamata

Tranque Talabre

Hendaya 367-B. Las Condes - Santiago. CHILE Fono/Fax: (56-2) 208.80.49 Fono: (56-2) 207.14.25

[email protected]

Preparado por: Preparado para:

CORPORACIÓN NACIONAL DEL COBRE DE CHILE CODELCO CHILE - DIVISIÓN CODELCO NORTE

DIRECCIÓN DE GEOLOGÍA DESARROLLO DISTRITAL

Programa de Trabajo / Estudio: “Modelamiento hidrogeológico Subcuenca Cluster Toki

para Proyecto Quetena”

Documento: Informe Final para Estudio de Impacto Ambiental

(Revisión A)

Santiago de Chile, Noviembre 2011

Modelamiento hidrogeológico Hoya Quetena (Preparado para: DCN)

i

ÍNDICE

Página1. INTRODUCCIÓN

1

2. ANTECEDENTES Y MÉTODO DE TRABAJO 3 2.1 Antecedentes de trabajos anteriores 3 2.2 Antecedentes de pozos y sondajes mineros 6 2.3 Método de trabajo 7

3. MODELO CONCEPTUAL 13 3.1 Contexto Morfológico e Hidrológico 13 3.2 Contexto Climático y Pluviometría 14 3.3 Unidades geológicas albergantes de las unidades hidrogeológicas 15 3.4 Unidades hidrogeológicas definidas para el modelo hidrogeológico conceptual 20 3.5 Parámetros hidrogeológicos en Acuíferos Inferior, Superior y Acuitardo 23 3.6 Geometría de las unidades acuíferas principales 25 3.7 Niveles Piezométricos, Dirección de Flujo y Gradiente Hidráulico 26 3.8 Hidroquímica 27 3.9 Recarga y Descarga 32

4. MODELO HIDROGEOLÓGICO NUMÉRICO 35

4.1 Definiciones del Modelo Numérico 35 4.1.1 Malla de Modelación y Estratificación 35 4. 1.2 Parámetros Hidrogeológicos 36 4.1.3 Condiciones de borde, Río San Salvador y Niveles Piezométricos

observados

37

4.2 Calibración del Modelo Numérico 39 4.3 Análisis de Vulnerabilidad del Acuífero y Cauces Superficiales durante la

operación del Rajo Quetena 41


ii

5. CONCLUSIONES 43

5.1 Modelo Conceptual 43

5.2 Modelo Numérico 56

REFERENCIAS 57

ANEXOS:

Anexo A: Fotografías Ilustrativas

Anexo B: Columnas geológicas de pozos y sondajes

Anexo C: Perfiles TEM interpretados

Anexo D: Topografía de Pozos y Río San Salvador

Anexo E: Informe de Construcción de Pozos y ensayos Hidráulicos

Anexo F: Informe Levantamiento Geofísica TEM

ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS

Figuras: Después de

Página

Fig. 1a Mapa de ubicación regional Hoya Quetena (1:2.250.000) 1 Fig. 1b Mapa de ubicación regional Hoya Quetena sobre imagen satelital 1 Fig. 1c Mapa de ubicación local Hoya Quetena sobre imagen satelital 1 Fig. 2 Mapa de pozos, sondajes mineros y geofísica, sector Quetena

(1:25.000) FT

Fig. 3 Límites Hoya hidrológica Quetena (1:50.000) 2 Fig. 4 Precipitación media mensual Estaciones Chiuchiu y Calama

(período:1994-2009) 14

Fig. 5 Mapa geológico regional (1:250.000) FT Fig. 6 Mapa geológico local sector Quetena (1:10.000) FT Fig. 7 Columnas geológicas representativas de pozos/sondajes y su relación

con Unidades Hidrogeológicas 20


iii

Fig. 8 Mapa con columnas geológicas representativas de pozos/sondajes en área de estudio (1:12.500)

FT

Fig. 9 Perfil geológico-hidrogeológico regional sector Quetena-Río Loa-Pampa Moctezuma (Hz.1:10.000; Vt. 1:5.000)

FT

Fig. 10a Perfil geológico-hidrogeológico A-A’ (Hz. 1:10.000; Vt. 1:5.000) FT

Fig. 10b Perfil geológico-hidrogeológico B-B’ (Hz. 1:10.000; Vt. 1:5.000) FT

Fig. 10c Perfil geológico-hidrogeológico C-C’ (Hz. 1:10.000; Vt. 1:5.000) FT

Fig. 10d Perfil geológico-hidrogeológico D-D’ (Hz. 1:10.000; Vt. 1:5.000) FT

Fig. 10e Perfil geológico-hidrogeológico E-E’ (Hz. 1:10.000; Vt. 1:5.000) FT

Fig. 10f Perfil geológico-hidrogeológico F-F’ (Hz. 1:10.000; Vt. 1:5.000) FT

Fig. 10g Perfil geológico-hidrogeológico G-G’ (Hz. 1:10.000; Vt. 1:5.000) FT

Fig. 11 Mapa límites de acuíferos (1:50.000) 25

Fig. 12a Elevación piso Acuífero Inferior, Versión Detalle (1.12.500) FT

Fig. 12b Elevación piso Acuífero Inferior, Versión Conceptual 25

Fig. 13a Elevación piso Acuífero Superior, Versión Detalle (1.12.500) FT

Fig. 13b Elevación piso Acuífero Superior, Versión Conceptual 25

Fig. 14a Elevación piso Acuitardo, Versión Detalle (1:12.500) FT

Fig. 14b Elevación piso Acuitardo, Versión Conceptual 26

Fig. 15 Distribución de conductividad hidráulica en Acuífero Inferior, sector Quetena (1:50.000)

23

Fig. 16a Mapa isopiezométrico Acuífero Inferior, Versión Detalle (1:12.500) FT

Fig. 16b Mapa isopiezométrico Acuífero Inferior, Versión Conceptual 26

Fig. 16c Mapa isopiezométrico Acuífero Inferior en contexto cuenca Calama (1:50.000)

FT

Fig. 17a Mapa isofreático Acuífero Superior, Versión Detalle (1:12.500) FT

Fig. 17b Mapa isofreático Acuífero Superior, Versión Conceptual 27

Fig. 17c Mapa isofreático Acuífero Superior en contexto cuenca Calama (1:50.000)

FT

Fig. 18 Diagrama Piper 32

Fig. 19 Diagramas Stiff 31

Fig. 20 Mapa distribución tipos de aguas Hoya Quetena (1:20.000) FT


iv

Fig. 21 Perfil Geológico-hidrogeológico conceptual sector Quetena-Río San Salvador

32

Fig. 22 Mapa hidrogeológico Hoya Quetena (1:15.000) FT

Fig. 23 Malla de Modelación Numérica 35

Fig. 24 Condiciones de Borde y Celdas Tipo “Dren” en Modelo Numérico Acuífero Superior

39

Fig. 25 Celdas Tipo “Dren” en Modelo Numérico Acuitardo 39

Fig. 26 Condiciones de Borde en Modelo Numérico Acuífero Inferior 39

Fig. 27 Gráficos Resultados Ajuste Modelo Numérico 40

Fig. 28 Distribución Final Coeficientes de Conductividad Hidráulica en Modelo Numérico Acuífero Superior

40

Fig. 29 Distribución Final Coeficientes de Conductividad Hidráulica en Modelo Numérico Acuítardo

40

Fig. 30 Distribución Final Coeficientes de Conductividad Hidráulica en Modelo Numérico Acuífero Inferior

40

Fig. 31 Balance Hídrico en Modelo Numérico Acuífero Superior 40

Fig. 32 Balance Hídrico en Modelo Numérico Acuitardo 40

Fig. 33 Balance Hídrico en Modelo Numérico Acuífero Inferior 40

Fig. 34 Curvas Equipotenciales en Modelo Numérico Acuífero Inferior 40

Fig. 35 Ubicación de Pozos de Bombeo e Inyección Incorporados al Modelo Numérico

41

Fig. 36 Curvas Equipotenciales Obtenidas por Modelo Numérico, Escenario Operación Rajo, Acuífero Inferior

42

F.T. : Fuera de Texto

Tablas: Después de

Página Tabla 1 Puntos de control en sector hoya Quetena FT

Tabla 2 Característica de pozos Campaña 2011 6

Tabla 3 Puntos de control en mapas Elevación Piso unidades hidrogeológicas principales

FT

Tabla 4 Puntos de control en mapas isopiezométrico e isofreático 9


v

Tabla 5 Análisis hidroquímicos de muestras representativas 11

Tabla 6 Ubicación de Estaciones de aforo de DCN y Estadísticas de Caudales 14

Tabla 7 Rango de Valores de Conductividad Hidráulica considerados al iniciar Modelación Numérica

14

Tabla 8 Niveles Piezométricos Registrados en Pozos de Observación 39

Tabla 9 Resultados de Calibración Final de Niveles Piezométricos 40

Tabla 10 Parámetros Estadísticos y Residuales obtenidos de la Calibración 40

Tabla 11 Valores de Conductividad Hidráulica Definitivas finalizada la Calibración

40

Tabla 12 Balance Hídrico generado por el Modelo Numérico para Acuíferos y Proyecto Rajo

40

Tabla 13 Ubicación Tentativa Pozos de Bombeo e Inyección 42

Tabla 14 Balance Hídrico Modificado Obtenido desde el Modelo Numérico 42

Anexo B:

Pozos Campaña 2011

B-1a Pozo QH-2: Geología y habilitación, versión modificada de GEOHIDROLOGÍA

B-1b Pozo QH-2: Geología, habilitación y geofísica, versión AQUACONSULT

B-2a Pozos QH-3 y QH-7: Geología y habilitación, versión modificada de GEOHIDROLOGÍA

B-2b Pozos QH-3 y QH-7: Geología, habilitación y geofísica, versión AQUACONSULT

B-3a Pozos QH-4 y QH-5: Geología y habilitación versión modificada de GEOHIDROLOGÍA

B-3b Pozo QH-4 y QH-5: Geología, habilitación y geofísica, versión AQUACONSULT

B-4a Pozos QH-6 y QH-10: Geología y habilitación versión modificada de GEOHIDROLOGÍA

B-4b Pozo QH-6 y QH-10: Geología, habilitación y geofísica, versión AQUACONSULT

B-5a Pozo QH-8: Geología y habilitación versión modificada de GEOHIDROLOGÍA

B-5b Pozo QH-8: Geología y habilitación, versión AQUACONSULT


vi

B-6a Pozo QH-9: Geología y habilitación versión modificada de GEOHIDROLOGÍA

B-6b Pozo QH-9: Geología y habilitación, versión AQUACONSULT

Pozos Campaña 2009 y pre-2009

B-7a Pozo QH-1: Geología y habilitación versión DCN

B-7b Pozo QH-1: Geología, habilitación y geofísica, versión AQUACONSULT

B-8 Pozo OH-1: Geología y habilitación, versión DCN

B-9a Pozo OH-2: Geología y habilitación, versión DCN

B-9b Pozo OH-2: Geología y habilitación, versión AQUACONSULT

B-10 Pozo CC-8: Geología y habilitación, versión DCN

B-11 Pozo CHUCA-6B: Geología y habilitación, versión DCN

B-12 Pozo CHUCA-9: Geología y habilitación, versión DCN

B-13 Pozo SI-24E: Geología y habilitación, versión DCN

Selección de sondajes mineros

B-14 Sondaje AD-946: Geología, versión DCN















vii







B-34 Sondaje AR-562: Geología, versión DCN
























viii































ix



B-88 Sondaje AR-2783a: Geología, versión DCN

B-89 Sondaje DDH-701: Geología, versión DCN





B-93b Sondaje DDH-1978: Geología, versión AQUACONSULT







B-99b Sondaje DDH-1982: Geología, versión AQUACONSULT

B-100 Sondaje DDH-1988a: Geología, versión AQUACONSULT

Anexo C: C-1 Perfil TEM L-1 (1:5.000)

C-2 Perfil TEM L-2 (1:5.000)

C-3 Perfil TEM L-3 (1:5.000)

C-4 Perfil TEM L-4 (1:5.000)

C-5 Perfil TEM L-5 (1:5.000)

C-6 Perfil TEM L-6 (1:5.000)

C-7 Perfil TEM L-7 (1:5.000)

C-8 Perfil TEM L-8 (1:5.000)

C-9 Perfil TEM L-9 (1:5.000)


x

C-10 Perfil TEM L-10 (1:5.000)

C-11 Perfil TEM L-11 (1:5.000)


1

1. INTRODUCCIÓN Generalidades En la Segunda Región de Antofagasta, unos 3 km al noroeste de la ciudad de Calama se localiza una hoya hidrológica arreica formada entre los cerros Negro, Genoveva y Quetena; en el presente estudio ha sido denominada “Hoya Quetena” (Figuras 1a, 1b y 1c). El sector más deprimido de la hoya se halla en su límite sur, el cual está definido por la quebrada del Río San Salvador; este cauce presenta sus primeros afloramientos de agua en el extremo sureste de la Hoya Quetena. La División Codelco Norte (en adelante, DCN) proyecta la construcción de dos rajos de explotación minera denominados Quetena y Genoveva en el área central de la Hoya Quetena (Fig. 2). En consecuencia, DCN ha determinado la necesidad de realizar una caracterización hidrogeológica de los medios sedimentarios del sector Hoya Quetena. Esta evaluación incluye además el pronóstico de los efectos del futuro rajo Quetena-Genoveva sobre los acuíferos localizados en medios sedimentarios de edad Cuaternario-Terciario, y las aguas superficiales localizadas en las inmediaciones de la mina. Este trabajo tendrá en consecuencia aplicaciones a temas hídrico-medioambientales, además del drenaje de los medios no consolidados al momento de la construcción y operación del rajo Quetena-Genoveva. En el contexto señalado, DCN definió un programa de trabajo denominándolo “Modelamiento hidrogeológico Subcuenca Cluster Toki para Proyecto Quetena”; su ejecución fue encargada a la empresa Aquaconsult Cía. Ltda. (en adelante, AQUACONSULT), especialista en temas hidrogeológicos; este trabajo se inició en Abril-2011. Objetivos, alcances y productos El objetivo del presente trabajo fue definido por DCN en los siguientes términos: “Generación de un modelo hidrogeológico conceptual y numérico preliminar para determinar efectos del drenaje provocado por futuro rajo Quetena sobre acuífero protegido de la zona y eventuales efectos sobe Río San Salvador y acuíferos de la cuenca Calama”. Los alcances fueron descritos por DCN mediante los siguientes siete puntos principales (”…”):

• Análisis de información base • Interpretar información geofísica TEM (ejecutados en Febrero-2011) • Validar información sondajes hidrogeológicos (término de construcción:

Mayo-2011)


2

• Interpretación de información hidroquímica • Generación de modelo conceptual hidrogeológico • Modelo numérico de flujo • Determinación de vulnerabilidad del acuífero y cauces aguas superficiales • Elaboración de un informe final.

El presente documento, denominado Informe Final, expone las características y resultados de los modelos hidrogeológicos conceptual y numérico del sector Quetena. En el presente informe, el término “área de interés” representa el área de los rajos Quetena y Genoveva, mientras que el término “área de estudio” se ha utilizado para designar el sector de la Hoya Quetena, limitado por el Río San Salvador (Figuras 2 y 3). La denominación “sector Quetena”, incluye la Hoya Quetena y una franja de aproximadamente 1 km al sur del Río San Salvador.

Participantes externos en la elaboración del presente documento y Agradecimientos

El presente trabajo ha sido ejecutado y es de responsabilidad de AQUACONSULT. Esta empresa ha contado con la destacada participación de los ingenieros de modelación Félix Pérez y Marcelo Allende pertenecientes a la empresa Knight Piésold. Los profesionales nombrados han elaborado, en conjunto con AQUACONSULT, el modelo numérico expuesto en el presente informe; estos profesionales han conformando un equipo profesional único junto al personal de AQUACONSULT. Se agradece la valiosa y permanente colaboración de Loreto Cáceres. quien ha actuado como Jefe de Proyecto por parte de DCN-Área Hidrogeología. Destaca además el apoyo de los profesionales del Área Hidrogeología, Jorge Jemio y Manuel Bucci, quienes se convirtieron en colaboradores muy valiosos durante el desarrollo del Proyecto.


3

2. ANTECEDENTES Y MÉTODO DE TRABAJO 2.1 ANTECEDENTES DE TRABAJOS ANTERIORES Antecedentes generales Para la realización del presente trabajo se ha contado con la siguiente información de base cartográfica:

Carta topográficas del Instituto Geográfico Militar, escala 1:50.000: Calama (IGM, 2003). Equidistancia curvas de nivel: 50 m.

Topografía DCN del sector Quetena. Equidistancia de curvas de nivel : 5 m Antecedentes geológicos Para el sector Quetena los trabajos más relevantes en relación a la definición y mapeo de las unidades geológicas de superficie y subsuperficie son los siguientes:

“Carta geológica Calama” (Tomlinson y Blanco, 2008a) del proyecto SERNAGEOMIN-DCN “Geología de la franja El Abra-Chuquicamata, II Región (21°45’-22°30’S). Corresponde a cartografía geológica a escala 1:50.000 de un total cinco cuadrángulos. Considera las unidades definidas por May et al. (2005).

Mapa geológico elaborado por CODELCO para el sector Calama-Chuquicamata, a escala 1:5.000, con una orientación predominantemente geológico-minero.

“Informe geológico del sector Quetena - Río San Salvador”, en base a un mapeo 1:5.000; trabajo realizado por el Área de Hidrogeología (Lacazette y Torres; 2005).

“Eocene to Pleistocene lithostratigraphy, chronostratigraphy and tectono-sedimentary evolution of the Calama Basin, northern Chile” (May et al., 2005). El objetivo de esta publicación consistió principalmente en proponer una redefinición de las unidades geológicas de edad post-Paleoceno localizadas en la cuenca


4

geológica de Calama. Entrega detalladas descripciones estratigráficas de sitios representativos, dataciones e interpretaciones acerca de la evolución de los procesos de sedimentación en la cuenca Calama.

Antecedentes geofísicos Un levantamiento geofísico relevante para el presente trabajo corresponde a 155 registros mediante el método Transiente Electromagnético (TEM), distribuidos a lo largo de 11 perfiles (serie L-1 a L-11). Este trabajo fue realizado por la empresa GEODATOS en Febrero 2011, por lo tanto previo al presente programa de trabajo. El informe preparado por GEODATOS (2011) se encuentra íntegramente incluido en el Anexo F del presente informe. Un segundo trabajo de registros geofísicos corresponde a perfilajes verticales de la siguiente selección de pozos: QH-1, -2, -3, -4 -6 (GEODATOS, Junio 2011). Los parámetros registrados fueron: Porosidad; Densidad; Gamma natural; Temperatura y Conductividad Eléctrica del agua. Antecedentes hidrogeológicos

“Hidrogeología Toki-Genoveva-Quetena” (Henríquez, 2003). Este documento está basado en un mapa geológico y sondajes mineros. Define unidades hidrogeológicas y calcula recarga y descarga. Estableció presencia de agua sobre el yacimiento Toki. En los yacimientos Quetena y Genoveva, se interpreta la exclusiva existencia de saturación en roca y una muy escasa recarga para la totalidad de la Hoya Quetena.

“Informe hidrogeológico Quetena” (DCN, 2007). Este documento está principalmente basado en extrapolaciones desde la cuenca Calama. Presenta valores de conductividad hidráulica estimativa y un gradiente hidráulico. Concluye que “las gravas que cubren el área del rajo Quetena se encuentran secas y los niveles freáticos presentes en el sector son el reflejo del agua


5

contenida en las rocas con fracturamiento secundario, clasificadas como muy pobres desde el punto de vista hidrogeológico”. Indica además que el caudal de drenaje del futuro rajo Quetena es estimado en no superior a 10 l/s. Concluye que el drenaje no alcanzaría a provocar un efecto significativo sobre niveles freáticos de la sub-cuenca Calama-Chuquicamata y la cuenca del Río Loa.

“Modelación hidrogeológica preliminar Rajo Quetena y sus eventuales efectos sobre acuíferos de Calama” (DCN, 2010). Este trabajo corresponde a un análisis numérico tendiente a evaluar el potencial impacto ambiental generado sobre los recursos hídricos, provocado por la construcción del futuro rajo Quetena. Los antecedentes principales considerados por este trabajo fueron: estratigrafía proveniente de sondajes mineros; niveles piezométricos provenientes de un pozo de agua e “indicios de agua” registrados en sondajes mineros; las propiedades acuíferas fueron extrapoladas desde las unidades hidrogeológicas del Acuífero Calama (Knight Piésold, 2010). Las unidades hidrogeológicas no fueron individualizados; sin embargo, aparentemente fueron considerados como medios hidrogeológicos las siguientes unidades estratigráficas y de roca: (i) Basamento; (ii) Gravas; (iii) Limo-arcillas; y, (iv) secuencia calcárea. La modelación fue realizada mediante el software SEEP/2D, el cual analiza las condiciones hidrogeológicas a lo largo de perfiles. Los principales resultados fueron los siguientes: (i) el área más afectada corresponde a la inmediación del futuro rajo, debido a que la mayor parte del agua se encuentra contenida en unidades de roca sin recarga; (ii) se determinó que el caudal proveniente del acuífero de Calama no sería afectado por un caudal inferior a 7 l/s.

“Modelamiento hidráulico Tranque Talabre y su relación con los acuíferos y cauces superficiales" (Knight Piésold, 2010). El programa de trabajo de este estudio se basó en una gran cantidad de actividades empíricos y evaluaciones de datos previos, destacando: (i) la construcción de 22 pozos de observación, 6 pozos de bombeo y 13 pozos para ensayos con trazadores, situados en los alrededores del Tranque Talabre; (ii) 4 sondajes a diamantino al interior del Tranque Talabre; (iii) ensayos de bombeo en 8 pozos, además de ensayos de infiltración tipo “slug test” en 28 pozos; (iv) ensayos de trazadores; (v) análisis hidroquímicos e isotópicos. Elaboró un modelo hidrogeológico conceptual y modelos numéricos de flujo y transporte del área en torno al Tranque Talabre.


6

El sector sureste de Quetena se sitúa en el extremo oeste del dominio del modelo hidrogeológico conceptual-numérico de Talabre. En consecuencia, el modelo hidrogeológico presentado por este trabajo permite considerar las condiciones en el sector SE.

2.2 ANTECEDENTES DE POZOS Y SONDAJES MINEROS Los pozos y sondajes existentes en el área de estudio son identificados en las Tablas 1 y 2, y Fig. 2. A continuación se presenta una síntesis de sus características:

• Pozos Campaña-2011. Un total de nueve pozos (QH-2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9 y -10) fueron perforados para el presente estudio. La Campaña del año 2011 fue ejecutada por DCN con la asistencia de GEOHIDROLOGÍA (2011) y el contratista de perforación Sondajes San Pedro. Estos pozos tuvieron como finalidad el estudio y monitoreo de los medios saturados situados sobre las rocas del Basamento. Fueron todos habilitados en 3”; no se construyeron pozos de mayor diámetro para instalación de bomba. Tres de estos pozos fueron perforados en la misma plataforma que otros tres: QH-3 y -7; QH-4 y -5; QH-6 y -10 (Tabla 2). En un total de 8 pozos se ejecutaron ensayos de permeabilidad de tipo Lefranc (GEOHIDROLOGÍA, 2011). La metodología aplicada a dichos ensayos, los registros y resultados de detalle están incluidos en el informe GEOHIDROLOGÍA (2011), el cual se incluye en el Anexo E del presente informe. Los levantamientos topográficos (coordenadas y cotas) de los estos pozos son informados a través de certificados, los cuales se incluyen el Anexo D. En dicho anexo también se han incorporado los certificados topográficos de los levantamientos de los sitios donde afloran aguas las que conforman las nacientes del Río San Salvador.

TABLA 2: CARACTERÍSTICAS DE POZOS CAMPAÑA 2011

Pozo

I. Pozos Campaña 2011

QH2 Basamento Ac. Inferior (D) 7.522.272 505.611 2321,55 196 8 1/2" 9/02/2011 22/02/2011 70 60-70 6-60 0-6 195.89(89.01-100.9) (106.85-118.73)

(124.67-136.52) (142.46-154.34) (160.28-172.76) (178.1-189.99)

Resto metraje 1 85,28

QH3 Basamento Roca 7.522.760 503.804 2373,58 110 8 1/2" 11/03/2011 19/03/2011 6 No no 0-6 108.87(45.72-57.2) (68.68-85.9) (91.64-

103.12) Resto metraje 1 101,22

QH4 Basamento Ac. Inferior (D 7.520.524 505.236 2269,21 148 8 1/2" 23/02/2011 03/03/2011 20 10-20 6-10 0-6 146.76(40.56-52.05) (57.95-69.63) (75.55-87.42) (93.37-105.27) (111.22-123.1) (129-140.88)

Resto metraje 0,95 38,14

QH5 Basamento Ac. Inferior (D) 7.520.516 505.241 2269,1 147 8 1/2" 03/03/2011 11/03/2011 20 10-20 6-10 0-6 149.02(45.72-57.21) (62.95-74.43) (80.17-91.65) (97.39-108.87)

(114.61-126.06) (131.83-143.32)Resto metraje 1,05 38,02

QH6 Basamento Ac. Inferior (C) 7.519.620 505.920 2253,11 159 8 1/2" 02/04/2011 14/04/2011 75 65-75 6-65 0-6 160(94.67-106.55) (112.5-124.39)

(130.34-154.1) Resto metraje 1 26,69

QH7 Basamento Roca (Sin Agua) 7.522.754 503.812 2372,94 110 8 1/2" 19/03/2011 27/03/2011 6 No no 0-6 108.8

(51.42-62.89) (68.63-85.83) (91.56-103.02) Resto metraje 1,05 104,18

60

39

QH9 Basamento Ac. Inferior (Sin Agua) 7.524.037 503.886 2427,86 53 8 1/2" 28/03/2011 02/04/2011 6 No no 0-6 50.54 (25.85-49.64) Resto metraje 1,1 Seco

QH10 Arcilla (Acuitardo) Ac. Superior 7.519.610 505.886 2252,53 62 8 1/2" 14/04/2011 22/04/2011 10 29-62 (cemento) no 0-6 28.91 (10.98 - 28.81) Resto metraje 1 27,97

II. Pozos Campaña 2009

QH1 Grava (Regolito) Ac. Inferior (D) 7.521.318 504.548 2305,16 184,7 7 7/8" - - No No No No 166,7 166,70-184,70 - 1 71,67

OH1 Gravas Polimicticas (acuitardo) Ac. Inferior (D) 7.518.076 503.576 2224,59 36 7 7/8" - - 23-35 No 5,5-23 0-5,5 24 24-35 - 1 Seco

(Feb-2011)

OH2 Grava (Ac. Inferior) Ac. Inferior (D) 7.518.029 503.583 2224,5 98 7 7/8" - - 70-98 50-70 5,5-50 0-5,5 80 80-90 - 1 50,35

(08/02/2011)

C : Confinado Fuente de Información: Geohidrología, 2011.D: Desconfinado Datum: Psad, 1956, z19S.

COMENTARIOS GENERALES:Empresa Perforista: Sondajes San Pedro

Lodos de Perforación: Lodo con escasa bentonita la primera barra de perforación. De ahí hacia abajo solo polìmerosAntepozo: 6 m en 12 1/2". Casing acero 10"

Fecha Niveles de Agua: 25/08/2011, otras fechas indicadas en recuadro.

Esteril

Resto metraje

Colmuna PVC colgada a (m)

no 35.290-6 25,86 0.95

PVC Ranurado 3" PVC ciego 3" Nivel Agua (m)

Stick up (m)

(11.45 - 29.2)

IDUTM

NORTE (m)

UTM ESTE (m)

Cota (msnm)

QH8 2258,717.520.263 506.221Basamento Acuitardo 235.6 39 (cemento)24/04/2011 11/05/20118 1/2"

UG en Fondo Pozo UH Habilitado Sello CementoFecha Inicio Fecha Término Profundidad (m) Diametro

PerforaciónTecho grava

Sello Cemento - Bentonita

Características ConstructivasCoordenadas y CotasContexto Geológico-Hidrogeológico Habilitación


7

• Pozos Campaña-2009 El año 2009, DCN construyó tres pozos de estudio y monitoreo para una evaluación hidrogeológica inicial del sector Quetena. Se trata de los pozos: QH-1, OH-1 y OH-2. Fueron habilitados con tubería de 3” (DCN, 2009).

• Sondajes mineros En el sector Quetena-Río San Salvador, existen aproximadamente 605 sondajes de exploración minera (Tabla 1). Estos sondajes han aportado al presente trabajo, información estratigrafía y/o profundidad al contacto relleno sedimentario-techo roca.

• Pozos DCN cercanos.

En la cuenca Calama, en cercanía del sector Quetena, DCN posee varios pozos útiles al presente estudio. Se trata de pozos perforados durante diversas campañas desarrolladas previo al año 2009. Destacan los siguientes once pozos, existiendo algunos adicionales con información de relevancia más secundaria: SI-8C; SI-23C; SI-24E; CC-1; CC-3; CC-8; CC-9; CC-12; CC-14; CC-17; y, CHUCA-6B.

2.3 MÉTODO DE TRABAJO

Las actividades desarrolladas durante el presente estudio se sintetizan a continuación:

Actividad 1: Recopilación, análisis y reseña de antecedentes e imágenes satelitales

Esta primera actividad consistió en la ejecución de las siguientes tareas:


8

1a ANTECEDENTES ESCRITOS Y CARTOGRÁFICOS DEL ÁREA. Recopilación, análisis y reseña de antecedentes relativos a información topográfica, datos geológicos, hidrológicos e hidrogeológicos, incluyendo las características de los pozos y sondajes existentes en el área de estudio.

1b IMÁGENES. Revisión de imágenes de alta resolución del área de interés y su entorno, para interpretar las condiciones geológicas e hidrogeológicas.

1c REGISTROS GEOFÍSICOS. Interpretación de 155 registros geofísicos, distribuidos a lo largo de 11 perfiles (serie L-1 a L-11) obtenidos mediante el método Transiente Electromagnético (TEM) a escala 1:5.000.

Actividad 2: Trabajos de terreno

Basado en criterios hidrogeológicos, considerando los objetivos del estudio y de acuerdo a la resolución de las imágenes satelitales y cartografía geológica disponibles, se realizaron las siguientes actividades de terreno:

2a PARÁMETROS GEOLÓGICOS. Se describieron las unidades geológicas presentes en el área de estudio mediante la observación de afloramientos representativos, principalmente los depósitos semi-consolidados y no consolidados, y en forma más genérica las unidades de roca.

2b RE-MAPEO DE MUESTRAS DE PERFORACIONES: Se realizó un mapeo de las muestras de los nueve pozos de la Campaña 2011, dos pozos de la Campaña 2009 y una selección de sondajes mineros (Anexo B).

Actividad 3: Interpretaciones y Elaboración de informes de Avance

Elaboración de los siguientes productos, mediante la integración de información proveniente de antecedentes, mapeos de sondajes y observaciones propias de terreno.

3a MAPA GEOLÓGICO ÁREA DE ESTUDIO. Un mapa geológico elaborado a partir de la modificación e integración de los mapas disponibles, complementado por observaciones de terreno. Se


9

presenta a escala 1:10.000 (Fig.6); se han incorporado los pozos de las campañas 2011 y 2009, además de perfiles de interpretación geológica-hidrogeológica.

3b PERFILES GEOLÓGICOS. Elaboración de siete perfiles geológico-hidrogeológicos interpretativos (Figuras 10a, 10b, 10c, 10d, 10e 10f, 10g). Incluyen geología de superficie, pozos y sondajes mineros, niveles de agua e interpretaciones realizadas a partir de los perfiles geofísicos Otros dos perfiles interpretativo de carácter más conceptual, basados en la integración de dos secciones de detalle: un perfil regional basado en el perfil G-G’ y un perfil del Proyecto Talabre (Knight Piésold, 2010): Fig. 9; otro perfil del sector Quetena, que resalta la relación entre los acuíferos superior e inferior y su vinculación con el Río San Salvador: Fig. 21.

3c MAPAS INTERPRETATIVOS. La integración de las interpretacionesgeológico-hidrogeológicas de los siete perfiles, niveles piezométricos y freáticos registrados en pozos habilitados en una unidad hidrogeológica saturada específica, y datos de profundidad a la roca, ha permitido elaborar los siguientes mapas interpretativos:

Mapa con límites de las tres unidades hidrogeológicas principales: Acuífero Inferior, Acuífero Superior y Acuitado (Fig.11).

Mapa de elevación del piso de las tres unidades hidrogeológicas principales (Fig. 12, 13 y 14).

Distribución de valores de conductividad hidráulica en el Acuífero Inferior (Fig. 15).

Mapa isopiezométrico del Acuífero Inferior (Fig. 16) y mapa isofreático del Acuífero Superior (Fig. 17). Ambos se presentan en tres versiones: (i) formato de detalle (escala 1:12.500); (ii) formato conceptual; y, (iii) en mapa de la cuenca Calama (Tabla 4).

Mapa hidrogeológico del área de estudio (Fig. 22).

3d MAPAS TEMÁTICOS. Se han elaborado dos mapas temáticos: Columnas estratigráficas de pozos y sondajes: Fig. 8. Está

basado en la vinculación entre unidades geológicas y unidades hidrogeológicas de los pozos y sondajes mineros principales (Fig. 7).

Distribución de tipos de agua: Fig. 20. Este mapa está basado en los diagramas de Stiff (Fig. 19); la misma información hidroquímica ha sido utilizada en la elaboración del Diagrama de Piper (Fig. 18).

POZO Tipo

Pozo FECHAAc. Superior Ac. INFERIOR

o ROCA FECHAAc. Superior Ac. INFERIOR

o ROCA(m s.n.m.) (m) REGISTRO (m s.n.m.) (m s.n.m.) REGISTRO (m s.n.m.) (m s.n.m.)

I. POZOS HABILITADOS EN MEDIOS SEDIMENTARIOSQH10 Observación 2.252,530 07/06/2011 27,15 2.225,39 25/08/2011 27,97 2.225,40CC-9 Observación 2.278,510 44 05/05/2011 16,34 2.262,94 04/08/2011 16,45 2.262,83

SI-23C Observación 2.249,660 66 11/05/2011 15,69 2.235,17 12/08/2011 15,79 2.235,07OH-02 Observación 2.224,500 98 08/02/2011 50,35 2.174,15 - - -QH1 Observación 2.305,160 192 20/05/2011 71,53 2233,63 25/08/2011 71,67 2233,49QH2 Observación 2.321,550 196 07/06/2011 85,04 2236,51 25/08/2011 85,28 2236,28QH4 Observación 2.269,210 148 09/05/2011 37,99 2231,22 25/08/2011 38,14 2.231,07QH5 Observación 2.269,100 147 07/06/2011 37,91 2.231,19 25/08/2011 38,02 2.231,08QH6 Observación 2.253,110 159 09/05/2011 26,67 2226,44 25/08/2011 26,69 2.226,42

I. POZOS HABILITADOS EN MEDIOS ROCOSOS QH3 Observación 2.373,580 110 09/05/2011 97,23 2276,35 25/08/2011 101,22 2.272,36QH7 Observación 2.372,940 110 03/06/2011 91,09 2281,85 25/08/2011 104,18 2.268,76

OBS. Pozos Campaña 2011 sin incluir en Mapas Isopiezométrico / IsofreáticoQH8 Observación 07/06/2011 25,76 2232,96 25/08/2011 25,86 2232,860QH9 Observación 03/06/2011 Seco - - 15/09/2011 Seco

FUENTE DE INFORMACIÓN: Base datos DCN (2011)

En azul: Acuífero Superior

En rojo: Acuífero Inferior

En verde: AcuitardoEn Negro: Agua en roca

TABLA 4: PUNTOS DE CONTROL EN MAPAS ISOPIEZOMÉTRICO E ISOFREÁTICO

COTA TERRENO

LARGO PERFORAC.

CARACTERÍSTICAS DE POZO

Nivel Agua (m)

NIVELES AGUAFecha #1 Fecha # 2

Nivel Agua (m)


10

Comentarios respecto a la interpretación de perfiles TEM

La metodología de registro y procesamiento de datos del método geofísico TEM está descrito en detalle en el informe de GEODATOS (2011), incorporado en el Anexo F del presente informe. La distribución espacial, valores de resistividad e información geológica permitieron establecer cuatro grupos mayores, discretizados en las unidades Geoeléctricas-Hidrogeológicas (UGH) indicadas a continuación:

I. MEDIOS HIDROGEOLÖGICOS NO SATURADOS CON BAJO GRADO DE

HUMEDAD - RESISTIVIDADES MUY ALTAS

UGH-1.1 Medios de Resistividad Muy Alta - Rocas Calcáreas. Humedad Baja

UGH-1.2 Medios de Resistividad Muy Alta - Depósitos de Gravas y Arenas. Humedad Baja

UGH-1.3 Medios de Resistividad Muy Alta – Basamento Rocoso. Humedad Baja

II. MEDIOS HIDROGEOLÓGICOS NO SATURADOS – RESISTIVIDADES

ALTAS

UGH-2.1 Medios de Resistividad Intermedia – Depósitos de Gravas y Arenas. Humedad Media-Alta

UGH-2.2a Medios de Resistividad Intermedia – Rocas. Humedad Media Alta y/o Permeabilidad Baja

UGH-2.2b Medios de Resistividad Intermedia-Rocas saturadas. Permeabilidad Baja

III. MEDIOS HIDROGEOLÓGICOS SATURADOS DE PERMEABILIDAD BAJA-ALTA - RESISTIVIDADES INTERMEDIAS

UGH-3.1 Medios de Resistividad Intermedia - Rocas calcáreas y Depósitos arenosos Saturados

UGH-3.2a Medios de Resistividad Intermedia - Depósitos de Gravas y Arenas Saturadas

UGH-3.2b Medios de Resistividad Intermedia - Gravas Arenosas Saturadas; probable alto grado de compactación. Permeabilidad Baja


11

IV. MEDIOS HIDROGEOLÓGICOS SATURADOS DE PERMEABILIDAD BAJA - RESISTIVIDADES BAJAS

UGH-4.1 Medios de Resistividad Baja – Depósitos de Arcillas, Limos y Arenas Finas. Permeabilidad Baja.

Los perfiles TEM interpretados conforman el Anexo C. Comentarios respecto a la hidroquímica

Los sitios en los cuales DCN ha obtenido muestras de agua en el sector Quetena corresponde a pozos incorporados al programa de monitoreo de niveles de agua e hidroquímica. Los análisis provienen de laboratorio y están resumidos en la Tabla 5; todos estos análisis corresponden a contenidos totales (Manuel Bucci, comunicación verbal), no habiéndose analizado los contenidos disueltos. La distribución geográfica del muestreo es indicada en la Fig. 20, la cual además expone la distribución de calidades de las aguas, incluyendo: (i) diagramas de Stiff; (ii) contenidos de sulfato; (iii) Total de Sólidos Disueltos (TDS); (iv) pH; (v) Conductividad Eléctrica (CE); y, (vi) Tipo de Agua. El diagrama de Piper del conjunto de las muestras y diagramas de Stiff ordenados por sitios están representados en la Fig. 18 y Fig. 19 respectivamente (estos diagramas deberían basarse en contenidos disueltos, sin embargo, considerando la inexistencia de estos análisis han sido reemplazados por los contenidos totales).

Comentarios respecto a pruebas de bombeo de bajo caudal

En Julio 2011 se intentó desarrollar pruebas de bombeo en 5 pozos de observación de la Campaña 2011 mediante el uso de una bomba de pequeño diámetro (aproximadamente 2”) y bajo caudal. Los pozos ensayados fueron los siguientes: QH-2; QH-4 (pozo en la misma plataforma: QH-5), QH-6, QH-8, y QH-10. Los caudales de bombeo estuvieron en el rango: 0,08 a 0,27 l/s. Estos ensayos no generaron datos de suficiente confiabilidad, útiles a la interpretación del comportamiento de los acuíferos. Esto se debió a los muy bajos caudales y consecuentes efectos insuficientes sobre los niveles de agua en los pozos.

MUESTRA FECHA Ca Mg Na K HCO3 SO4 Cl CO3

Unidad dd/mm/aaaa mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

RSSN 15/06/2011 273,0 2032,0 5,0 226,0 102,0 153,0 1448,0 1323,0

QH-02 07/06/2011 88,8 54,8 792,0 46,4 251,0 330,0 1192,0 5,0QH-03 03/06/2011 228,0 86,5 1464,0 50,4 325,0 1385,3 1423,2 5,0QH-04 06/06/2011 114,0 59,6 848,0 52,0 103,0 471,0 1173,0 5,0QH-05 07/06/2011 122,0 64,5 856,0 57,6 101,0 505,0 1310,0 5,0QH-06 06/06/2011 72,0 34,4 984,0 88,0 190,0 310,0 1321,0 5,0QH-07 03/06/2011 129,6 60,2 1392,0 49,6 280,0 887,0 1423,2 5,0QH-08 07/06/2011 143,0 50,2 1344,0 101,0 349,0 288,0 2144,0 5,0QH-10 06/06/2011 293,0 36,5 2656,0 200,0 179,0 1424,0 3201,0 99,0

OH-02 03/06/2011 162,4 94,6 912,0 67,2 224,0 780,0 1382,7 5,0QH-01 03/06/2011 146,4 69,1 864,0 43,2 146,0 884,0 937,1 5,0

CHUCA-6B 11/05/2011 350,0 729,0 6768,0 242,0 356,0 10197,0 3800,0 339,0SI-23C 11/05/2011 310,0 278,0 1648,0 194,0 159,0 2132,0 2436,0 5,0CC-1 03/06/2011 788,8 1084,0 7384,0 244,0 362,0 5100,0 4928,0 5,0

CC-12 03/06/2011 171,0 89,7 656,0 50,4 259,0 188,0 1318,0 5,0CC-14 03/06/2011 401,0 146,0 1584,0 62,4 332,0 1314,0 2336,0 5,0CC-15 03/06/2011 210,0 107,0 1248,0 80,0 118,0 314,0 2195,0 5,0CC-17 03/06/2011 84,0 77,8 880,0 127,0 189,0 368,0 1288,0 5,0CC-8 03/06/2011 619,0 328,0 1536,0 118,0 163,0 1518,0 2413,0 5,0CC-2 03/06/2011 578,0 798,0 4904,0 216,0 310,0 8608,0 3769,0 5,0CC-3 03/06/2011 134,0 92,1 1120,0 105,0 302,0 746,0 1436,0 5,0CC-9 03/06/2011 709,0 478,0 3520,0 336,0 204,0 4725,0 3655,0 5,0

SI-24E 07/06/2011 196,8 128,2 1320,0 108,8 160,0 910,3 1676,9 5,0

Fuente de Información: Base de datos Hidroquímica DCN (2011)

II. POZOS DCN CAMPAÑA 2011

III. POZOS DCN pre-2011

TABLA 5: ANÁLISIS HIDROQUÍMICO DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS

I. RÍO SAN SALVADOR


12

Sin embargo, todos los pozos de la Campaña 2011 fueron sometidos a ensayos de Lefranc, generándose los resultados indicados en el informe de GEOHIDROLOGÍA (2011).


13

3. MODELO CONCEPTUAL 3.1 CONTEXTO MORFOLÓGICO E HIDROLÓGICO Morfología El área de interés está centrado unos 3 km al noroeste de la ciudad de Calama (Figuras 1a, 1b, 1c y 2). Se localiza en la hoya hidrológica formada entre los cerros Negro (2.921 m snm), Genoveva (3.017 m snm) y Quetena (2.643 m snm), en el presente estudio denominada “Hoya Quetena”. Estos cerros conforman un “arco” abierto en dirección al sur, alcanzando el drenaje del Río San Salvador; más al sur se dispone el drenaje del Río Loa, parcialmente interferido por una barrera topográfica conformada por el cordón de cerro isla Cerro La Cruz. Entre los cerros principales, conformados por rocas estratificadas e intrusivos del Mesozoico y Terciario, se sitúa una llanura inclinada, con una cubierta Cuaternaria compuesta por numerosos abanicos aluviales, cuya pendiente principal se orienta al sur con una inclinación de 3 a 5° La Hoya Quetena se sitúa en las inmediaciones de la cuenca geológica de Calama y forma parte de la cuenca hidrológica del Río Loa. La serranía dispuesta en la parte norte, este y oeste de la hoya forma parte de las estribaciones meridionales de la Sierra Morena, un cordón precordillerano que se extiende desde la cuenca Calama hacia el norte. Hidrografía Corresponde a una hoya arreica debido a la ausencia de escurrimiento superficial. La superficie de la Hoya Quetena ha sido determinada en 43,4 km2, basado en los límites definidos la Fig. 3. La Hoya Quetena ha sido dividida en dos áreas: (i) Subhoya A: 36,5 km2; sección alta de la Hoya Quetena, cerrada 0,35 km al sur del perímetro meridional del proyecto Rajo Quetena; y (ii) Subhoya B: 6,9 km2; sección baja de la Hoya, situada entre el límite del primer sector y el Río San Salvador. La primera drena toda la superficie situada aguas arriba del proyecto Rajo Quetena, mientras que la segunda drena el área situada al sur del mismo proyecto.


14

El sector más deprimido de la hoya se dispone en su límite sur, el cual está definido por el cauce del Río San Salvador. En el área de estudio, la cota máxima de su lecho es de 2.235 m snm (inmediatamente al sur del Cerro Negro). El lecho del cauce del Río San Salvador se presenta seco en su sección superior, y a partir del rango de coordenada UTM E 504.650 y 504.695 m (Datum PSAD.56), a una cota de entre 2.211,1 y 2.209,6 m snm, se localizan los primeros afloramientos de agua, los cuales generan un cauce perenne. A una distancia de aproximadamente 1,7 km al WSW de las nacientes del Río San Salvador se localiza el sitio de confluencia de la Quebrada San Lorenzo. Este drenaje conduce las aguas tratadas por la planta de aguas servidas de Calama, lo cual provoca un aumento considerable del caudal de escurrimiento del Río San Salvador. Hidrología DCN ha ejecutado aforos sistemáticos entre los años 2002 y 2011 en cuatro puntos a lo largo del Río San Salvador, distribuidos entre su nacimiento hasta su junta con el Río Loa. Estos aforos tienen por objeto registrar datos de caudales a lo largo de todo el cauce del Río San Salvador. Los puntos de monitoreo son indicados en la Tabla 6, la cual también incluye una estadística de los caudales. La estación de aforo más trascendente para el presente trabajo es la RSSN (2.202 m snm), la cual inició su operación en Abril-2011. En la estación RSSA se observa un aumento abrupto del caudal del Río San Salvador, lo cual se explica por la presencia de la planta de tratamiento de aguas servidas de Calama, la cual descarga sus efluentes líquidos tratados hacia la Quebrada de San Lorenzo. 3.2 CONTEXTO CLIMÁTICO Y PLUVIOMETRÍA

Según la clasificación de Köeppen, el clima desértico del área de estudio está condicionado por la unidad macro-geográfica Depresión Intermedia, con influencias del Macizo Andino, por la cercanía de este último; la elevación límite entre ambos es la cota 2.500 m.


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ESTACIÓN ROL COTAESTE NORTE m s.n.m. Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Chiu-chiu 02104010-K 536043 7530203 2524 1,43 1,1 1,37 0,03 0,3 0,72 0,1 0,43 0,25 0,06 0 0Calama 02110013-7 508573 7515483 2260 0,53 0,91 0,27 0,32 0,49 0,85 0,12 0,39 0,12 0,29 0 0

COORDENADAS UTM PLUVIOMETRÍA (mm)

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL, ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS ÁREA DE ESTUDIO.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Chiu-chiuCalama

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Fig. 4: PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL ESTACIONES CHIUCHIU Y CALAMA (1994-2009)

PREC

IPIT

AC

ION

(mm

)


15

Predomina el “Clima Desértico Normal”, caracterizado por muy escasa pluviometría, una intensa nitidez atmosférica, escasa humedad relativa y una fuerte oscilación térmica entre el día y la noche. Las escasas precipitaciones ocurren prácticamente sólo en los meses de Enero a Marzo, vinculados con el Invierno Altiplánico. Las estaciones pluviométricas más cercanas a la Hoya Quetena son las de Calama (3 km al sureste) y Chiuchiu (33 km al este-noreste). Debido a la mayor cercanía, se estima que la estación de Calama representa mejor el comportamiento pluviométrico de la Hoya Quetena. La pluviometría del área de estudio es mayoritariamente influenciada por el área desértica situada al oeste de la Cordillera de los Andes. Se considera que el análisis elevación-pluviometría considerando datos de las estaciones situadas en la Alta Cordillera no es aplicable a la hoya Quetena, debido a que ésta no presenta el comportamiento climático característico del Altiplano. La estación Calama tiene un promedio de 4,2 mm, mientras que la estación Chiuchiu presenta una pluviometría anual promedio de 5,6 mm, constatándose en consecuencia valores muy similares (Fig. 4).

3.3 UNIDADES GEOLÓGICAS ALBERGANTES DE LAS UNIDADES

HIDROGEOLÓGICAS Aproximadamente el 30% de la superficie de la Hoya Quetena está formada por rocas del Basamento Ígneo-Volcánico-Sedimentario; este Basamento se conforma por un conjunto de unidades intrusivas y estratificadas de edades Mesozoico a Terciario (Fig. 5). El área restante está conformado por depósitos no consolidados del Terciario Superior y Cuaternario, cuyas denominaciones están vinculadas a su origen: aluviales, fluviales piedemonte y de ciénagas. A continuación se identifican y describen sintéticamente cada una de estas unidades geológicas (“UG”), cuya distribución de detalle se expone en la Fig. 6.

Rocas y depósitos semi-consolidados Basado en un criterio geológico con orientación hidrogeológica, se han definido cuatro unidades geológicas compuestas por rocas calcáreas y depósitos sedimentarios semi-consolidados, identificadas a continuación (edad aproximada para cada unidad), además de la unidad de Basamento.


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• UG-1: Basamento (ca. 290 a 31 M.a.)

Esta primera unidad, denominada Basamento Ígneo-Volcánico-Sedimentario, reúne todas las rocas pre-Terciario Superior del área de estudio. Está principalmente compuesta por rocas intrusivas (subunidad UG-1a) y rocas estratificadas (subunidad UG-1b). La unidad UG-1 infrayace a todas las demás unidades que se describen a continuación. Conforman todos los altos relieves del área de estudio.

La subunidad UG-1a está compuesta por las siguientes unidades geológicas identificadas en los mapas elaborados por DCN, varios de los cuales también están incluidos en el mapa del SERNAGEOMIN (Tomlinson y Blanco, 2008): Brecha hidrotermal; Brecha ígnea; Complejo Diorita Los Picos; Complejo Fortuna; Complejo Intrusivo Eoceno Superior; Complejo Intrusivo Triásico; Complejo Intrusivo Chuquicamata y Complejo Plutónico Cerros Chuquicamata. Corresponden mayoritariamente a intrusivos granodioríticos y graníticos, aunque también existen numerosas otras litologías. Sus edades son principalmente del Terciario.

La sub-unidad de rocas estratificadas, UG-1b, pertenecen a las siguientes unidades geológicas formales: Formaciones Agua Dulce, Cerro Empexa; Quehuita; Collahuasi; además de Estratos de Quetena.

Una parte de los pozos y sondajes situados en la Hoya Quetena interceptan rocas pertenecientes al Basamento. Se trata de rocas intrusivas, principalmente compuestas por granitos y granodioritas y rocas estratificadas de origen volcánico, las cuales pertenecen a varias unidades geológicas aflorantes, principalmente la Formación Quebrada Mala; Monzonita Genoveva; Estratos de Cerros de Chuquicamata y Quetena; y, Formación Collahuasi. Numerosas fallas tanto de carácter regional como local afectan al Basamento, lo cual incide muy significativamente en la geometría del relleno sedimentario del área de estudio. Estas fallas han sido identificadas en los mapas de DCN y la hoja Calama del SERNAGEOMIN (Fig.6).

• UG-2: Formación Calama (ca. 47-52 a 15 M.a.) NOTA: Unidad no aflorante en el área de estudio.

A pesar de tener una muy extensa presencia en prácticamente toda la cuenca Calama, La Formación Calama presenta muy escasos afloramientos. Los afloramientos más cercanos al área de estudio se


17

encuentran en el Cerro Calama (7 km al sureste), su localidad tipo, y el Cerro Milagro (10 km al este).

Está constituida muy predominantemente por depósitos de gravas y conglomerados gruesos, polimícticos, con moderado grado de consolidación y compactación; presenta una mala estratificación y grado de selección pobre. Niveles compuestos por lavas y brechas andesíticas se encuentran intercaladas en la parte basal de la secuencia, los cuales afloran en los cerros Milagro y Calama.

La potencia aflorante de esta unidad no supera los 120 m (en los afloramientos de la localidad tipo); sin embargo, numerosos pozos de la cuenca Calama interceptan esta unidad geológica mostrando espesores significativamente mayores, de a lo menos 300 m (Knight Piésold, 2010). En el área de la Hoya Quetena, basado en la estratigrafía proporcionada por los pozos y sondajes mineros, los espesores interpretados como pertenecientes a esta unidad alcanzan hasta estimativamente unos 160 m. Se ha considerado que las gravas localizadas bajo la Ignimbrita Artola (UG-6) pertenecen en parte a esta unidad y a una unidad de gravas formadas más localmente, ambas en continuidad estratigráfica e hidráulica.

Son sedimentos de origen torrencial y gravitacional. Su edad ha sido asignada por May et al. (2005) al período Eoceno Inferior-Medio (47 a 52 M.a.) al Mioceno Medio (15 M.a., edad referencial).

• UG-3: Formación Jalquinche (*) (ca. 20 a 11 M.a.) NOTA: Unidad no aflorante en el área de estudio.

Areniscas finas y limolitas con intercalaciones subordinadas de evaporitas. La edad asignada a esta secuencia es Mioceno Inferior – límite entre Mioceno Medio y Mioceno Superior.

• UG-4: Formación Opache (ca. 6-8 a 3 M.a.)

Compuesta por calizas, calizas arenosas, areniscas calcáreas y travertinos. Esta unidad presenta afloramientos exclusivamente distribuidos en la parte sur de la Hoya Quetena, bordeando la quebrada del Río San Salvador; alcanza una distancia máxima de <1 km al norte de esta quebrada.


18

Las unidades geológicas UG-3 y UG-4 pertenecen al Grupo Loa. Una proporción muy extensa de afloramientos de la cuenca de Calama pertenece al Grupo El Loa, formada por varias secuencias sedimentarias. En el sector oriental se disponen areniscas, fangolitas y conglomerados de la Formación Lasana; en el sector central y occidental se hallan fangolitas, evaporitas y areniscas finas de la Formación Jalquinche. Sobreyace a esta formación, areniscas y conglomerados con cemento calcáreo y una diversidad de rocas carbonatadas, los cuales pertenecen a la Formación Opache. Sobreyaciendo en parte a la Formación Opache, en el sector oriental de la cuenca aflora una secuencia de conglomerados, areniscas de paleocanales y laminares de la Formación Chiquinaputo. May et al. (2005) definió El Grupo El Loa dividiéndola en las cuatro formaciones señaladas, cuya mayor parte -en trabajos previos- se había asignado a la Formación El Loa (Marinovic y Lahsen, 1984); las secuencias de conglomerados y areniscas de las Formaciones Lasana y Chiquinaputo eran anteriormente asignados a unidades estratigráficas informales. El Grupo El Loa posee una edad de depositación entre Mioceno Inferior y Plioceno Superior (ca. 20 a 2 M.a.).

Depósitos no consolidados Existen además seis unidades geológicas de carácter no consolidado, depositadas entre el Mioceno Superior (aproximadamente 6 M.a.) y el presente:

• UG-5: Gravas aluviales antiguas (ca. 24 a 10 M.a.)

Gravas y ripios polimícticos, arenas y limos, de mala selección y baja consolidación, y localmente cementadas por óxidos de cobre de origen exótico. Poseen una escasa presencia en el área e estudio, limitándose al faldeo oriental del cordón de Cerro Negro.

• UG-6: Ignimbrita Artola (ca. 10 M.a.)

Esta unidad está compuesta por depósitos de flujos piroclásticos, de composición riolítica. Ha sido datada radiométricamente en 10,0±0,4 Ma (Marinovic y Lahsen, 1984), correspondiente al Mioceno Superior; se


19

dispone sobre la Formación San Pedro y bajo la Ignimbrita Sifón. Estratos de estas rocas han sido descritos en quebradas tributarias al Río San Salvador, inmediatamente al sur del cordón de Cerro Negro.

• UG-7: Depósitos de piedemonte (ca. 10 a 3 M.a.)

Gravas y ripios polimícticos, arenas y limos de mala selección y pobre consolidación, con intercalaciones de tobas de ceniza. o Sub-UG-7.2: Depósitos Indiferenciados o Sub-UG-7.1: Depósitos de derrumbes y coluvios. Acumulación caótica

de bloques, gravas y arenas. La UG-7 presenta una amplia distribución en el área de estudio. La Subunidad UG-7.2 cubre una gran parte de la llanura inclina del sector Quetena. En consecuencia, las gravas situadas sobre la Ignimbrita Artola (UG-6) interceptadas por los pozos y sondajes en el sector Quetena, indican espesores de entre 5 y 30 m para las unidades UG-7 y UG-8.

• UG-8: Depósitos aluviales (ca. 3 a >0 M.a.)

Gravas y ripios polimícticos, arenas y limos, mal seleccionados y no consolidados. Depositados en abanicos y paleocanales aluviales que disectan piedemontes antiguos. o Sub-UG-8.2: Depósitos Activos o Sub-UG-8.1: Depósitos Antiguos

La UG-8 presenta una amplia distribución en el área de estudio, siendo la Subuidad 8.1 las más extensa; ésta cubre una gran parte de la llanura inclina del sector Quetena, alternándose con la UG-7.2. La Subunidad UG-8.2 se localiza a lo largo de la quebrada del Río San Salvador.

• UG-9: Depósitos fluviales y de ciénagas antiguos (ca. 1 a >0 M.a.)

Gravas, arenas, limos y arcillas, diatomitas y sínteres calcáreos; sedimentos no consolidados a semi-consolidados; bien estratificados; expuestos en terrazas insertos en el cañón del Río San Salvador. o Sub-UG 9.2: Terrazas cortadas por cursos actuales o Sub-UG 9.1: Llanuras y terrazas disectadas por los depósitos de

terrazas y cursos actuales.


20

Esta unidad se dispone a lo largo de una parte de la quebrada del Río San Salvador, a partir de la sección situada inmediatamente al norte del Cerro La Cruz; además en el borde norte de la ciudad de Calama.

• UG-10: Depósitos fluviales y de ciénagas activos (ca. <5.000 a).

Gravas arenas, limo, arcillas, diatomitas, sínteres calcáreos y escasas proporciones de suelos. o Sub-UG 10.2: Depósitos activos (gravas, arenas y limos) o Sub-UG 10.1: Llanuras y terrazas fluviales y ciénagas actuales y

subactuales

La unidad UG-10 se localiza en contacto con la UG-9, aunque con una cobertura mayor.

3.4 UNIDADES HIDROGEOLÓGICAS DEFINIDAS PARA EL MODELO

HIDROGEOLÓGICO CONCEPTUAL

Las unidades hidrogeológicas (UH) definidas para la Hoya Quetena son seis. Este conjunto de unidades hidrogeológicas mantiene una correlación con aquellas definidas por Knight Piésold (2010) para la cuenca Calama; la única excepción corresponde al Acuitardo Ignimbrítico que en el caso de la cuenca Calama fue integrada en el Acuitardo sedimentario. A continuación se expone una síntesis de sus características, incluyendo el rango de conductividad hidráulica (K) asignados vía tres mecanismos alternativos: (i) estimación, aplicando valores y conceptos referidos por Domenico y Schwartz (1998) y Sanders (1998); (ii) resultados empíricos de ensayos en pozos situados en la hoya Quetena; y, (iii) por correlación con datos empíricos del modelo conceptual de la cuenca Calama (Knight Piésold, 2010). La Fig. 7 expone las columnas geológicas de los pozos de la Campaña 2011; identifica además las unidades hidrogeológicas asignadas a cada sección de pozo. Las columnas geológicas e hidrogeológicas de los pozos de la Campaña 2011 se ilustra en el mapa de la Fig. 8.


21

Las unidades hidrogeológicas han sido incluidas en los siete perfiles geológicos interpretativos A-A’ (Fig. 10a), B-B’ (Fig. 10b), C-C’ (Fig. 10c), D-D’ (Fig. 10d), E-E’ (Fig. 10e), F-F’ (Fig. 10f) y G-G’ (Fig. 10g) y el mapa hidrogeológico de Quetena (Fig. 22), la que también incluye su correlación con las unidades geológicas (UG) descritas para las columnas geológicas de pozos. La Fig. 9 muestra un perfil geológico-hidrogeológico regional, orientado aproximadamente N-S (Fig. 10g).

• UH-1: Depósitos Aluvio-Evaporíticos Plio-Pleistocenos Unidad no saturada, compuesta por depósitos no consolidados: gravas, arenas y depósitos limo-arenosos. Ha sido denominada en estos términos para la cuenca Calama y el sector Pampa Cere (Knight Piésold, 2010; AQUACONSULT, 2010). En el sector Quetena se halla estratigráficamente localizada entre la superficie y la unidad hidrogeológica de la Toba (Ignimbrita Artola). Corresponde a las unidades geológicas UG-7 (Depósitos de Piedemonte) y UG-8 (Depósitos Aluviales). La componente evaporítica no tiene presencia en el sector Quetena. Su K potencial se ha estimado en el rango 10-1 a 101 m/día. En el sector Quetena, esta unidad hidrogeológica no presenta saturación continua; sin embargo, localmente permite flujos pasantes de recarga.

• UH-2: Acuífero Superior Cárstico-Detrítico El Loa (“Acuífero Superior”)

El Acuífero Superior Cárstico-Detrítico El Loa está formado por rocas y depósitos carbonatado-detríticos, esencialmente pertenecientes a la Formación Opache (UG-4). Fuera del área de estudio, en el sector cercano a Lasana, esta unidad hidrogeológica también se encuentra albergada por la Formación Lasana. La unidad aflora exclusivamente en el extremo meridional de la Hoya Quetena, hasta unos 0,5 km al norte de Río San Salvador. Al norte de estos afloramientos, la UH-2 se extiende bajo las gravas de las unidades UG-7 y UG-8, resultando no aflorante. Presenta por lo tanto una extensión muy restringida respecto al área total de la Hoya Quetena. El valor de K ha sido calculado mediante ensayos de Lefranc para un solo pozo (QH-10) del sector Quetena: 2,6x10-1 m/día. El pozo CC-7 situado en


22

la cuenca Calama, 4 km al este del vértice SE del área de estudio, presenta un K empíricamente determinado de 1,9x10-1 m/día.

• UH-3: Acuitardo Ignimbrítico

Por su cercanía, el Acuitardo Ignimbrítico definido para la cuenca Calama, se correlaciona con la unidad geológica Ignimbritas Artola (UG-6). Se dispone sobre los depósitos limo-arcillosos de la unidad UH-4. Esta unidad hidrogeológica se extiende ampliamente en el sector Quetena; Su potencia, verificada en pozos de la Campaña 2011 varía entre 1 (QH-2) y 12 m (QH-4 y -5). Dependiendo de su disposición estratigráfica, se interpreta que su presencia puede generar una condición de confinamiento a semiconfinamiento en el Acuífero Inferior. Se le ha asignado un K estimado de 10-6 a 10-4 m/día.

• UH-4: Acuitardo Detrítico El Loa

Formado por estratos limo-arcillosos, el Acuitardo Detrítico El Loa probablemente se correlaciona con la Formación Jalquinche (UG-3) y posiblemente una sección inferior de la Formación Opache (UG-4) también compuesta por una secuencia de limos y arcillas. Esta unidad hidrogeológica posee una extensa presencia en la cuenca Calama. En el sector Quetena se dispone estratigráficamente bajo la unidad de Ignimbrita (UH-3). Presenta espesores de entre 36 (OH-2) y 72 m (QH-6). En base a sus características estratigráficas y considerando valores bibliográficos (Domenico y Schwartz, 1998; Sanders,1998), su K se estima en 10-6 a 10-2 m/día.

• UH-5: Acuífero Inferior de Gravas (“Acuífero Inferior”)

El Acuífero Inferior de Gravas corresponde a una unidad hidrogeológica saturada, albergado por la Formación Calama (UG-2) y secundariamente


23

por depósitos no consolidados pertenecientes a las unidades UG-5, UG-7 y UG-8. Se dispone en su mayor parte bajo los acuitardos Ignimbrítico (UH-3) y Detrítico (UH-4), los cuales generan confinamiento. Sin embargo, en la sección alta de la Hoya Quetena se presenta libre de confinamiento debido a la ausencia de ambos acuitardos; esto ocurre en el área del proyecto Rajo Quetena. K calculado en base a datos empíricos de 3 pozos (QH-2, QH-4 y QH-6): 3x10-1 a 6x10-1 m/día.

• UH-6: Basamento Formado por rocas pertenecientes a la unidad geológica UG-1 (Basamento Ígneo-Volcánico-Sedimentario). Son rocas pre-Neógenas, tanto intrusivos como estratificadas. El flujo subterráneo general a través de esta unidad, es considerado como despreciable debido a su baja conductividad hidráulica promedio. Sin embargo, sectores del macizo de roca pertenecientes al Basamento pueden presentar conductividades hidráulicas importantes, provocadas por procesos de fracturamiento y alteración de las rocas, modificando sus condiciones primarias. El K de esta unidad es estimada en el rango baja (10--2 a 1 m/día) a muy baja (>10-2 m/día), por lo tanto con un amplio rango de valores.

3.5 PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS EN ACUÍFEROS INFERIOR, SUPERIOR

Y ACUITARDO

Conductividad hidráulica (K)

La distribución de los valores de conductividad hidráulica del Acuífero Inferior se basa en ensayos Lefranc realizados por DCN en 4 pozos: QH-2, -4, -5 y -6. Se ha generado la siguiente zonificación, de dos áreas, para la Hoya Quetena (Fig. 15):


24

• Sector Sur: Rango probable: 0,5 a 10 m/día Valor único de K verificado: 0,57 m/día

• Sector Norte: Rango probable: 0,1 a 0,5 m/día Valores de K verificados: 0,30 a 0,45 m/día

Estos valores son totalmente correlacionables con los rangos y valores representativos considerados para la cuenca Calama (Knight Piésold, 2010). El único resultado empírico de K en un pozo habilitado en el Acuífero Superior (QH-10) originó un dato puntual de 0,26 m/día. Este valor es representativo de este medio saturado también en la cuenca Calama; de hecho, el modelo conceptual elaborado para la cuenca Calama (Knight Piésold, 2010) indica 0,3 m/día como valor representativo de la unidad de K, colindante con el área de estudio; ambos valores se pueden considerar como muy similares. No existen datos empíricos de K correspondientes al Acuitardo para el sector Quetena. En la cuenca Calama se realizaron ensayos de inyección, tipo “slug test”, en 3 pozos; se obtuvieron los siguientes resultados: 0,001; 0,012 y 0,036 m/día (Knight Piésold, 2010). Combinado con los valores obtenidos de la literatura, se considera como representativo el siguiente rango: 10-2 a10-6 m/día.

Coeficiente almacenamiento (S)

No existen valores empíricamente determinados para el coeficiente de almacenamiento (S) de los acuíferos de la Hoya Quetena. En la cuenca Calama se han determinado rangos de S para el Acuífero Inferior de 2x10-4 a 4x10-3 (Knight Piésold, 2010). Estos valores son característicos de acuíferos semiconfinados (orden característico: 10-3) y confinados (10-4) respectivamente. Se consideran coherentes para las características del Acuífero Inferior de la Hoya Quetena en su parte confinada. Tanto para el Acuífero Superior, de carácter no confinado, como el Acuífero Inferior sin confinamiento, se considera como representativo el orden de magnitud característico: 10-2. De hecho, los datos empíricos provenientes de pozos situados en la cuenca Calama, muestran resultados en el rango 2x 10-3 a 2x10-2 (Knight Piésold, 2010).


25

3.6 GEOMETRÍA DE LAS UNIDADES ACUÍFERAS PRINCIPALES Acuífero Inferior El Acuífero Inferior está presente en toda el área centro-sur de la Hoya Quetena; se prolonga al sur del Río San Salvador, cubriendo una gran extensión bajo la cuenca Calama. Ha sido interceptado por cinco pozos de las Campañas 2009-20011: QH-1, -2, -4, -6, -8. Su presencia también ha sido interpretada en seis perfiles TEM: L-1, L-6, L-7, L-8, L-9 y L-11. La distancia entre su perímetro y el Río San Salvador es de entre 0,5 y 3,1 km (Fig. 11). Más al norte se emplazan gravas no saturadas. Se ha interpretado la existencia de un paleocanal localizado al norte del Cerro La Cruz, que comunica el sector Quetena del Acuífero Inferior con la llanura situada al oeste de Calama. Este paleocanal, orientado hacia el suroeste, provoca una comunicación hidráulica en condiciones geométricamente muy restringidas. La elevación más baja a la cual ha sido identificado el piso del Acuífero Inferior es 2.050 m s.n.m. (Tabla 3; Fig. 12a y 12b), lo cual ocurre en un punto situado a 0,7 km al norte del Río San Salvador; allí su potencia saturada es de unos 110 m. La topografía del Basamento indica la existencia en este sector de un paleo-relieve deprimido. En el extremo norte de su extensión, el mismo piso se halla a 2.130 m s.n.m. con una potencia saturada de unos 80 m. Acuífero Superior y Acuitardo Detrítico

El Acuífero Superior también alcanza a extenderse al norte del Río San Salvador. Sin embargo, en el sector de Quetena ha sido interceptado por un solo pozo: el QH-10 (Tabla 3). Su presencia también ha sido interpretada en dos perfiles TEM: L-1 (extremo sur) y L-8 (en su totalidad). Su distancia respecto al Río San Salvador, por lo tanto en sentido N-S, se interpreta en el rango 0,25 a 0,75 km (Fig. 11; 13a y 13b). Más al norte se emplazan calizas

#0

#0

#

#0#0

#0

#

#0

#0

!C

!C

!C

!H

↑!HQ!H

Q

UG-1b

UG-1b

UG-1b

CALAMA

QH8

QH7

QH6

QH5

QH3

QH2

QH10

RAJO TOKI

Río San Salvador

RAJO QUETENA

RAJO GENOVEVA

2175

2175

2150

2150

2150

2125

21252125

2075

2075

2075

2075

2225

2225

2225

2225

2250

2250

2050

2275

2275

2025

2025

1975

2200

2200

2200

2100

2100

2100

2300

2000

502000

502000

503000

503000

504000

504000

505000

505000

506000

506000

507000

507000

508000

508000

509000

509000

510000

510000

7519

000

7519

000

7520

000

7520

000

7521

000

7521

000

7522

000

7522

000

7523

000

7523

000

±

500 0 500 1.000250Mts

Datum: PSAD 56, z 19SProyección: UTM en metros.

LEYENDACurva Índice Isoelevación Piso Acuífero Inferior (cada 100 m)

Curva Isoelevación Piso Acuífero Inferior (cada 25 m)

Perímetro Acuífero Inferior

Rango Cota Piso Acuífero Inferior (m snm)2275 - 23002250 - 22752225 - 22502200 - 22252175 - 22002150 - 21752125 - 2150

2100 - 21252075 - 21002050 - 20752025 - 20502000 - 20251975 - 2000

Campaña 2011, Pozo habilitado en:

#0Acuífero Superior

#0Acuitardo

#0Acuífero Inferior

#Roca

#0Seco

SIMBOLOGÍA

!C Proyecto

Límite Hoya Quetena

Dominio Modelo Hidrogeológico

Rajo Quetena

Cauce exorreico Río San Salvador

Cauce arreico Río San Salvador

Quebrada

Ciudad

Vertiente nacimiento Río San Salvador Inicio flujo perenne

Río San Salvador

UNIDADES GEOLÓGICAS SIMPLIFICADAS

Basamento EstratificadoBasamento Intrusivo

Rocas y Depósitos SedimentariosCenozoico Superior

!H

↑!HQ GRÁFICA

V B :DIBUJO : EJECUCION : ESCALA : FECHA: AGOSTO, 2011.

PREPARADO PARA:

PREPARADO POR:

PROYECTO:

AQUACONSULT

P. BEVACQUA

MODELAMIENTO HIDROGEOLÓGICO

Fig. 12b

MAPA ELEVACION PISO

R. GUTIÉRREZ

DIVISIÓN CODELCO NORTE

HOYA QUETENA

ACUÍFERO INFERIORVERSIÓN CONCEPTUAL

FECHA: NOVIEMBRE 2011.

!C

!C

!C

#0

#0

#

#0#0

#0

#

#0

#0!H

!H

!H

!H

↑!HQ!H

Q

UG-1b

UG-1b

UG-1b

CALAMA

RAJO TOKI

QH8

QH7

QH6

QH5

QH4

QH3

QH2

QH10

CC-9-2262

Río San Salvador

RAJO QUETENA

RAJO GENOVEVA

QH1

QH10-2224,53

SI-23C-2212,16

2225

2200

2250

2250

503000

503000

504000

504000

505000

505000

506000

506000

507000

507000

508000

508000

509000

5090007518

000

7518

000

7519

000

7519

000

7520

000

7520

000

7521

000

7521

000

7522

000

7522

000

±

500 0 500 1.000250Mts


LEYENDACurva Isoelevación Piso Acuífero Superior

!H Pozo Control Piso Acuífero Superior

Límite Acuífero Superior

Límite Acuífero Superior Inferido

SIMBOLOGÍA!CProyecto

Límite Hoya QuetenaDominio Modelo HidrogeológicoRajo QuetenaCauce exorreico Río San SalvadorCauce arreico Río San SalvadorQuebradaCiudad

Rango Cota Piso Acuífero Superior (m snm)2245 - 22502240 - 22452235 - 22402230 - 22352225 - 2230

2220 - 22252215 - 22202210 - 22152205 - 22102200 - 2205

?

Sondaje Campaña 2011, Pozo Habilitado en:

#0 Acuífero Superior

#0 Acuitardo

#0 Acuífero Inferior

# Roca

#0 Seco

Vertiente nacimiento Río San Salvador

Inicio flujo perenne Río San Salvador


Basamento Estratificado

Basamento Intrusivo


!HQ

!H

↑

GRÁFICA


PREPARADO PARA:

PREPARADO POR:

PROYECTO:

AQUACONSULT

P. BEVACQUA


Fig. 13b

MAPA ELEVACION PISO

R. GUTIÉRREZ


HOYA QUETENA

ACUÍFERO SUPERIORVERSIÓN CONCEPTUAL

FECHA: NOVIEMBRE, 2011.


26

secas pertenecientes a la UG-4. Este acuífero se extiende ampliamente hacia el Sur, hasta alcanzar áreas situadas al sur del Río Loa. Al norte del Cerro La Cruz -y con cierta similitud al emplazamiento del Acuífero Inferior- también se ha interpretado la presencia del Acuífero Superior en el área del paleocanal; sin embargo, el Acuífero Superior tiene una extensión mucho más limitada que el Acuífero Inferior. Además, aparentemente, el Acuífero Inferior pierde continuidad, extinguiéndose en el área de las nacientes actuales del Río San Salvador (Fig. 11). Esta interpretación está basada en información estratigráfica de sondajes mineros situados en dicha área. En el sector Quetena, el Acuitardo Detrítico (UH-4) tiene una presencia continua; alcanza áreas significativamente más alejadas del Río San Salvador que el Acuífero Superior (Fig. 11; 14a y 14b.). Alcanza una distancia respecto al Río San Salvador entre 0,7 y 2,5 km; la distancia mayor se interpreta en el extremo oriental del área de estudio, inmediatamente al este del extremo meridional del Cordón del Cerro Negro. El Acuitardo Ignimbrítico (UH-3) se sitúa sobre el Acuitardo Detrítico (UH-4) y su cobertura areal es significativamente mayor en el área central de la Hoya Quetena (perfiles D, E, F y B: Fig. 10b, 10d, 10e y 10f).

3.7 NIVELES PIEZOMÉTRICOS, DIRECCIÓN DE FLUJO Y GRADIENTE HIDRÁULICO

Acuífero Inferior

La interpretación de los niveles piezométricos del Acuífero Inferior ha sido representada en las Figuras 16a y 16b. El rango de piezometría interpretado para el área de estudio es: 2.226 m s.n.m. en el extremo suroeste y 2.240 m s.n.m. en el límite oriental. Estos valores generan una amplitud piezométrica de 14 m (Tabla 4). El gradiente hidráulico del Acuífero Inferior varía entre 0,0018 y 0,0067. El gradiente promedio en el sector central del sector Quetena es de 0,003. Mediante la información disponible se han supuesto dos direcciones de escurrimiento principales: (i) para el flujo regional: NE a SW; y (ii) localmente en la parte central del sector Quetena: N a S. Esta segunda dirección de flujo indicaría la existencia de muy limitados aportes de la Hoya Quetena al flujo regional (Fig. 16c).

!C

!C

!C

#0

#0

#

#0#0

#0

#

#0

#0

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↑!HQ!H

Q

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UG-1b

UG-1b

UG-1b

CALAMA

RAJO TOKI

QH8

QH7

QH6

QH5

QH4

QH3

QH2

QH10

Río San Salvador

RAJO QUETENA

RAJO GENOVEVA

QH1

2200 2175

2225

2225

2150

503000

503000

504000

504000

505000

505000

506000

506000

507000

507000

508000

508000

509000

5090007518

000

7518

000

7519

000

7519

000

7520

000

7520

000

7521

000

7521

000

7522

000

7522

000

±

500 0 500 1.000250Mts


LEYENDA

"/ Puntos de Control Acuitardo

Curva Isoelevación Piso AcuitardoLímite Acuitardo

SIMBOLOGÍA!CProyecto

Límite Hoya QuetenaDominio Modelo HidrogeológicoRajo QuetenaCauce exorreico Río San SalvadorCauce arreico Río San SalvadorQuebradaCiudad

Rango Cota Piso Acuitardo (m snm)

2220 - 22252215 - 22202210 - 22152205 - 22102200 - 2205

2195 - 22002190 - 21952185 - 21902180 - 21852175 - 2180

2170 - 21752165 - 21702160 - 21652155 - 21602150 - 2155

?

Sondaje Campaña 2011, Pozo Habilitado en:

#0 Acuífero Superior

#0 Acuitardo

#0 Acuífero Inferior

# Roca

#0 Seco




Basamento Estratificado

Basamento Intrusivo


!HQ

!H

↑

GRÁFICA

V B :DIBUJO : EJECUCION : ESCALA : FECHA: OCTUBRE, 2011.

PREPARADO PARA:

PREPARADO POR:

PROYECTO:

AQUACONSULT

P. B.


MAPA ELEVACIÓN PISO

R. G. F.


HOYA QUETENA

ACUITARDOVERSIÓN CONCEPTUAL

Fig. 14bFECHA: NOVIEMBRE, 2011.

#0

#0

#

#0#0

#0

#

#0

#0

!C

!C

!C

!H

↑!HQ!H

Q

$K

$K

$K

$K$K

$K

$K

$K

UG-1b

UG-1b

UG-1b

CALAMA

QH8

QH7

QH6

QH5

QH4

QH3

QH2

QH1

QH10

RAJO TOKI

QH7-2274,81

QH6-2226,44

QH5-2231,27

QH3-2276,35

QH2-2236,39

OH-02-2174,95

RAJO QUETENA

RAJO GENOVEVA

2237

2236

22352234 2238

22332243

2242

2241

2240

22392232

2231

2230

2226

2227

22292228

Darcy 2

Darcy 1

QH4-2231,22

QH1-2233,764

502000

502000

503000

503000

504000

504000

505000

505000

506000

506000

507000

507000

508000

508000

509000

509000

510000

510000

7519

000

7519

000

7520

000

7520

000

7521

000

7521

000

7522

000

7522

000

7523

000

7523

000

±

500 0 500 1.000250Mts


LEYENDA

$K Pozo Acuífero Inferior

Curva Equipotencial Piezométrica - Acuífero Inferior

Curva Equipotencial Piezométrica Índice - Acuífero Inferior

Perímetro Acuífero Inferior

Sección Darcy

Rango Cota Isopiezométrica (m snm)2245 - 22462244 - 22452243 - 22442242 - 22432241 - 22422240 - 22412239 - 22402238 - 22392237 - 22382236 - 2237

2235 - 22362234 - 22352233 - 22342232 - 22332231 - 22322230 - 22312229 - 22302228 - 22292227 - 22282226 - 2227



#0Acuitardo


#Roca

#0Seco

SIMBOLOGÍARajo Quetena

!C Proyecto





Quebrada

Ciudad






!HQ

!H

↑ GRÁFICA


PREPARADO PARA:

PREPARADO POR:

PROYECTO:

AQUACONSULT

P. BEVACQUA


Fig. 15b

MAPA ISOPIEZOMÉTRICO

R. GUTIÉRREZ


HOYA QUETENA

ACUÍFERO INFERIORVERSIÓN CONCEPTUAL

Fig. 16bFECHA: NOVIEMBRE, 2011.


27

Acuífero Superior Las equipotenciales del Acuífero Superior (Fig. 17a y 17b) no son factibles de ser interpretadas con un grado importante de precisión debido a que sólo existen tres puntos de control:

Pozo QH-10 (Campaña 2011). 09-Mayo-2011: 2.225,40 m. Pozo SI-23C (pre-Campaña 2009). 07-Mayo-2009: 2.234,52 m. Pozo CC-9 (pre-Campaña 2009). 02-Mayo-2009: 2.263,78 m.

La diferencia equipotencial máxima entre estos dos puntos es de 38 m. Con la escasa información disponible se ha calculado un gradiente de 0,013 y una direcciones de flujo desde ENE a WSW, aproximadamente paralelo al Río San Salvador. La Fig. 17c presenta -respecto al Acuífero Superior- una integración de los niveles freáticos interpretados para el sector Quetena con los niveles determinados en la cuenca Calama. 3.8 HIDROQUÍMICA Generalidades A continuación se exponen los rangos característicos e interpretaciones relativas a los constituyentes mayores y parámetros físico-químicos. Debido al reciente término de la Campaña 2011 de los pozos sector Quetena, este informe considera un único análisis de las estas aguas de dichos pozos (muestras del 06-07.Junio.2011; Tabla 4). Para los pozos exteriores a Quetena, se seleccionó una fecha cercana de muestreo (Mayo a Junio.2011). Las interpretaciones se orientan a la determinación de similitud / diferencia entre los acuíferos y las aguas superficiales del Río San Salvador. Los valores y rangos incluidos en la Fig. 20 corresponden tanto a la Hoya Quetena como al sector situado inmediatamente al sur de Quetena. La AQ continuación se indica la cantidad de pozos incluidos y su distribución areal:

#0

#0

#

#0#0

#0

#

#0

#0

!C

!C

!C

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↑!HQ!H

Q

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UG-1b

UG-1b

UG-1b

CALAMA

QH8

QH7

QH6

QH5

QH4

QH3

QH2

QH1

QH10

RAJO TOKI

2260

2240

224522552250

2235

2230

2225

Río San Salvador

RAJO QUETENA

RAJO GENOVEVA

QH10 2225,4

CC-9 2263,78

SI-23C 2234,52

502000

502000

503000

503000

504000

504000

505000

505000

506000

506000

507000

507000

508000

508000

509000

509000

510000

510000

7519

000

7519

000

7520

000

7520

000

7521

000

7521

000

7522

000

7522

000

7523

000

7523

000

±

500 0 500 1.000250Mts


LEYENDA

!H Pozo Control Acuífero SuperiorLímite Acuífero SuperiorLímite Acuífero Superior InferidoCurva Isofreática

Rango Cota Isofreática (m snm)2255 - 22602250 - 22552245 - 22502240 - 2245

2235 - 22402230 - 22352225 - 2230<2225



#0Acuitardo


#Roca

#0Seco

SIMBOLOGÍA

!C Proyecto



Rajo Quetena



Quebrada

Ciudad



?

!HQ

!H

↑




GRÁFICA


PREPARADO PARA:

PREPARADO POR:

PROYECTO:

AQUACONSULT

P. BEVACQUA


Fig. 16b

MAPA ISOFREÁTICO

R. GUTIÉRREZ


HOYA QUETENA

ACUÍFERO SUPERIORVERSIÓN CONCEPTUAL

Fig. 17bFECHA: NOVIEMBRE,2011.


28

• Para el Acuífero Superior:

Sector Quetena: 1 pozo Sector inmediación exterior a Quetena: 3 pozos

• Para el Acuífero Inferior:

Sector Quetena: 5 pozos Sector inmediación exterior a Quetena: 6 pozos

Parámetros físico-químicos

El Total de Sólidos Disueltos (TSD) y pH presenta los rangos de variación indicados en el siguiente cuadro:

CUADRO: Rangos de Total de Sólidos Disueltos y pH (en laboratorio) Tipo de sitio de muestreo

TSD (*) pH

(mg/l) SECTOR Quetena Inmediación

Exterior a Quetena Quetena Inmediación

Exterior a Quetena

I. Agua Superficial (Río San Salvador)

6.168 7,7

II. Acuífero Superior 7.764 3.036 -17.052 9,1 6,1 – 6,4

III. Acuífero Inferior 2.752 - 3.312 4.580 (?) – 26.076 6,7 – 7,7 7,5 – 8,8

(*) Total de Sólidos Disueltos

• Para el sector Quetena, el único pozo habilitado en el Acuífero Superior (QH-10) presenta un TDS muy superior (7.764 mg/l) al rango del Acuífero Inferior (2.752-3.312 mg/l). Las aguas del Río San Salvador muestran un TDS (6.168 mg/l) muy similar al Acuífero Superior.

• En el sector exterior, los rangos de TDS de ambos acuíferos se

superponen mayoritariamente, aunque el Acuífero Inferior alcanza valores


29

más altos que el Acuífero Superior. En consecuencia, el TDS del Acuífero Inferior, correspondiente a los pozos del sector Quetena, posee un rango significativamente diferente al mismo acuífero fuera del sector Quetena.

• La totalidad de valores de TSD es indicativa de aguas de carácter salobre.

• Se considera que los valores de pH no permiten establecer distinciones

claras entre las tres naturalezas de aguas.

Constituyentes mayores

Los rangos de concentración de aniones y cationes se indican en los dos cuadros siguientes.

CUADRO: Contenidos de Aniones, como Constituyentes Mayores Parámetro

Tipo sitio SO4 HCO3 CO3 Cl (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) T T T T

I. Agua Superf. Río San Salvador) Q 153 102 1.323 1.448

II. Acuífero Superior Q 1.424 179 99 3.201

Ext-Q 188-4.725 118-259 5 1.318-3.655

III. Acuífero Inferior Q 310-884 101-251 5 937-1.321

Ext-Q 746-10.197 160-362 5-339 1.383-4.928

ABREVIACIÓNES: T: Contenidos totales. Q: Quetena. Ext-Q: Inmediación Exterior a Quetena OBS.: Contenidos disueltos no han sido analizados FUENTE DE INFORMACIÓN: Base datos DCN (2011)

• Los contenidos de Sulfato y Cloruro son disímiles entre el Río San

Salvador y ambos acuíferos. • El Bicarbonato y Carbonato presentan valores que tampoco permiten

diferenciar las aguas de las tres fuentes.


30

CUADRO: Contenidos de Cationes como Constituyentes Mayores Parámetro

Tipo sitio Mg Ca Na K (mg/l)

T (mg/l)

T (mg/l)

T (mg/l)

T

I. Agua Superf. Río San Salvador) Q 2.032 273 5 226

II. Acuífero Superior Q 36 293 2.656 200

Ext-Q 90-478 171-709 656-3.520 50-336

III. Acuífero Inferior

Q 34-69 72-146 792-984 43-88

Ext-Q 92-1.084 134-789 912-7.384 62-244

ABREVIACIÓN: T: Contenidos totales. Q: Quetena. Ext-Q: Inmediación Exterior a Quetena OBS.: Contenidos disueltos no han sido analizados FUENTE DE INFORMACIÓN: Base datos DCN (2011)

• En el sector Quetena, el contenido total de Magnesio distingue las aguas del Río San Salvador (2.032 mg/l) respecto a las aguas subterráneas 34 a 69 mg/l); sin embargo, las aguas de los acuíferos Inferior y Superior no se diferencian.

• Los contenidos de Calcio muestran una gran similitud entre el Río San

Salvador y el Acuífero Superior en Quetena (273 y 293 mg/l respectivamente). El Acuífero Inferior presenta contenidos menores: 72 a 146 mg/l. En el sector exterior, los contenidos de Calcio no se distinguen claramente entre ambos acuíferos.

• Los valores del contenido de Sodio en el sector Quetena es

significativamente diferente entre el Río San Salvador (5 mg/l), el Acuífero Inferior (43 a 88 mg/l) y el Acuífero Superior (2.658 mg/l). En el área exterior, los rangos de contenidos de Sodio se superponen en su mayor parte.


31

• El contenido total de Potasio es muy similar entre el Río San Salvador (226 mg/l) y el Acuífero Superior (200 mg/l), siendo ambos muy superiores respecto al Acuífero Inferior (43 a 88 mg/l).

Clases de aguas

Los constituyentes mayores del agua corresponden por lo general a los aniones Sulfato, Carbonato-Bicarbonato y Cloruro, y los cationes Magnesio, Calcio, Sodio y Potasio. Estos parámetros generan los gráficos Stiff. La Fig. 19 ilustra los diagramas agrupados según tipos de sitios de muestreo, mientras que su distribución geográfica es ilustrada en la Fig. 20. Los tipos de aguas presentes en el área de estudio son resumidos en los siguientes cuadros.

CUADRO: Clases de aguas por grupo de sitios de muestreo en Quetena CLASE DE AGUA Grupos de sitio de muestreo Sulfatadas CO3 Cloruradas (cantidad de sitios) Na- Mg- Ca- Mg- Na- Mg- Ca- I. Agua Superficial (Río San Salvador) 1 II. Acuífero Superior (1 pozo) 1 III. Acuífero Inferior (5 pozo) 5

Total: 1 6

CUADRO: Clases de aguas por grupo de sitios de muestreo en Inmediación Exterior a Quetena

CLASE DE AGUA Grupos de sitio de muestreo Sulfatadas CO3 Cloruradas (cantidad de sitios) Na- Mg- Ca- Mg- Na- Mg- Ca- II. Acuífero Superior (3 pozo) 3 III. Acuífero Inferior (6 pozo) 1 5

Total: 1 8

Se han identificado tres tipos de aguas:

• Aguas Cloruradas-Sódicas: Representan el 88% de los sitios considerados al interior del sector Quetena y en la inmediación exterior de Quetena.

• Aguas Sulfatadas-Sódicas:


32

Un sitio único: pozo CHUCA-6B, habilitado en el Acuífero Inferior y situado al exterior de Quetena

• Aguas Bicarbonatadas-Magnésicas: Un sitio único: el Río San Salvador.

La distribución de las clases de agua -con un marcado predominio de aguas Cloruradas-Sódicas- no evidencia una zonación geográfica, ni distinción según el acuífero. Se exceptúa la condición del Río San Salvador, cuya muestra denota un tipo de agua (Bicarbonatada-Magnésica) diferente a las muestras representativas de los acuíferos (predominantemente Cloruradas-Sódicas). Esta diferencia se denota también en el diagrama de Piper (Fig. 18). 3.9 RECARGA Y DESCARGA

Recarga

La recarga hacia la Hoya Quetena tiene lugar a través de dos mecanismos: (i) precipitación directa sobre la hoya; y (ii) flujo subterráneo. Hasta ahora no ha existido una fuente antrópica que aporte un caudal significativo a los acuíferos sedimentarios del sector Quetena.

Considerando una superficie para la Subhoya A (situada al norte) de Quetena de 36,5 km2, y una pluviometría de 4,2 mm/año, la precipitación total promedio se calcula en 5 l/s. Una infiltración efectiva del 10% genera un aporte de 0,5 l/s al Acuíferos Inferior. Debido a la geometría de los acuíferos, combinado con la piezometría, esta recarga sólo alimentaría el Acuífero Inferior (Fig. 21), excluyendo al Acuífero Superior.

A continuación se presentan cálculos aproximados del flujo pasante mediante la aplicación de la ecuación de Darcy. Una primera sección trazada en la parte sur del proyecto Rajo Quetena (Sección Darcy #1 en Fig. 16b), con orientación SW-NE, genera un caudal de 4 l/s. Este cálculo se basó en los siguientes valores empíricamente establecidos para el Acuífero Inferior del sector Quetena: (i) una conductividad hidráulica representativa de 0,4 m/día; (ii) un gradiente hidráulico de 0,004; (iii) una potencia saturada de 110 m; y (iv) una sección horizontal de 1.850 m.

Una segunda evaluación de flujo pasante a través del Acuífero Inferior, ha sido determinada a lo largo de una sección aproximadamente N-S localizada en el borde oriental del área de estudio, entre el Río San Salvador y el límite norte del acuífero


33

(Sección Darcy #2 en Fig. 16a). Origina un caudal de 16 l/s, basado en: (i) una conductividad hidráulica representativa de 1,0 m/día; (ii) un gradiente hidráulico de 0,007; (iii) una potencia saturada de 90 m; y (iv) una sección horizontal de 2.170 m. Ambos cálculos sólo consideran flujos en medios sedimentarios.

Descarga

En el sector Quetena, la descarga de las aguas subterráneas que circulan en el Acuífero Inferior ocurre en dirección al sur y además hacia el sureste, a lo largo del paleocanal situado inmediatamente al norte del Cerro La Cruz.

Los antecedentes actualmente disponibles indican que el Acuífero Inferior y el Río San Salvador se hallan desconectados entre si, por la presencia de los Acuitardos, principalmente el Detrítico (UH-4). Por lo tanto, el Acuífero Inferior escurre bajo el Río San Salvador sin aflorar con un caudal significativo. El Río San Salvador sería generado fundamentalmente por la descarga de agua desde el Acuífero Superior, provocado por la presencia de los Acuitardos en el piso de la quebrada. Por lo tanto, las vertientes que generan el Río San Salvador son alimentadas por el flujo regional del Acuífero Superior y no recibirían aportes desde la Hoya Quetena. En la quebrada del Río Salvador se observa un proceso de evapotranspiración generado por la vegetación que alimenta las aguas del Acuífero Superior, además de una descarga menor provocada por la evaporación que afecta la superficie de agua libre que aflora en el río. No existen datos disponibles para cuantificar la descarga a través de estos dos mecanismos, sin embargo, se interpretan como descargas muy menores.

Efectos futuros del Rajo Quetena-Genoveva

En base a las características descritas del modelo conceptual de la Hoya Quetena y la localización del futuro Rajo Quetena-Genoveva, se concluye que la intercepción del flujo subterráneo provocado por la operación minera no tendrá efecto sobre el Acuífero Superior. Por lo tanto, la operación minera tampoco debería afectar las aguas del Río San Salvador. La operación minera generará un efecto muy menor sobre el flujo subterráneo del Acuífero Inferior. Se calcula que la intercepción de la recarga que escurre en los medios sedimentarios dispuestos sobre el Basamento rocoso, será del orden de 1


34

l/s. Además, el cono de abatimiento generado por la excavación del rajo provocará el ingreso de un flujo adicional, de caudal muy menor, desde el Acuífero Inferior.


35

4 MODELO HIDROGEOLÓGICO NUMÉRICO

4.1 DEFINICIONES DEL MODELO NUMÉRICO El desarrollo del modelo contempla la incorporación de la geometría del sistema acuífero en estudio, los parámetros hidrogeológicos asociados, los flujos de entrada y salida que posee el sistema (recarga, flujo subterráneo) y la interacción del sistema con el Río San Salvador, el cual nace dentro de la zona de estudio producto de afloramientos subterráneos. El modelo fue implementado en el software Visual Modflow v4.2, y ejecutado en régimen permanente, considerando las condiciones estacionarias del sistema en estudio.

4.1.1 Malla de Modelación y Estratificación La geometría del modelo quedó caracterizada por una malla de discretización que cuenta con 174 filas y 178 columnas, las cuales conforman en su conjunto un total de 30.972 celdas (Fig. 23). El dominio de modelación incluye el proyecto Rajo Quetena, la cuenca hidrográfica asociada y todos los elementos de interés de la zona. Los límites establecidos fueron los siguientes:

• Límites Norte-Sur: Coordenadas UTM N: 7.518.082 – 7.526.107 • Límites Este-Oeste: Coordenadas UTM E: 500.779 – 508.704

Dichos límites definen una zona de modelación de 63,6 km2.


36

Estratificación del modelo Para este modelo hidrogeológico se definieron 3 estratos, representativos de las 3 unidades hidrogeológicas identificadas en el modelo conceptual, es decir: Acuífero Superior, Acuitardo y Acuífero Inferior. La superficie de terreno, el piso de los acuíferos y la superficie del basamento rocoso fueron incorporados al modelo a partir de la información generada por el modelo conceptual. 4.1.2 Parámetros Hidrogeológicos El modelo conceptual asignó preliminarmente a cada estrato del modelo, tanto valores como una distribución espacial de los siguientes parámetros hidrogeológicos:

• Conductividad Hidráulica (K) • Coeficiente de Almacenamiento (S)

El S no es muy relevante en el modelo debido a que, como se señaló anteriormente, se simuló el sistema bajo régimen permanente. En la Tabla 7 se resumen los valores de K inicialmente consideradas en la modelación. Inicialmente, para cada uno de los estratos se asumió la misma distribución espacial de K planteada en el modelo conceptual. Además de las unidades hidrogeológicas identificadas por el modelo conceptual, se ha identificado la existencia de un relleno sedimentario asociado al lecho fluvial del Río San Salvador. Este lecho se ubica bajo el lecho de la quebrada y se proyecta aguas arriba de su nacimiento; de acuerdo con los antecedentes entregados por el modelo conceptual, posee contacto tanto con el Acuífero Superior como con el Acuitardo, por lo que dicha unidad se representó en el primer y segundo estrato de la modelación. El rango de K recomendado para este lecho se halla en el rango 20 a 50 m/d.

Para los coeficientes de almacenamiento en la zona de estudio no se registran valores empíricos de este parámetro hidrogeológico. No obstante, para la cuenca de Calama se observan rangos de entre los 10-4 y 10-3. Para el sector Quetena se aceptan dicho rango de valores.


37

Los valores y la distribución espacial de estos parámetros fueron modificados dentro de márgenes razonables con el fin de optimizar el ajuste del modelo, según se explica más adelante.

4.1.3 Condiciones de Borde, Río San Salvador y Niveles piezométricos observados

Condiciones de Borde Las condiciones de borde incorporadas al modelo fueron las siguientes:

• Nivel conocido constante: A partir de las curvas equipotenciales determinadas en el modelo conceptual, tanto para el Acuífero Superior e Inferior, fueron definidas las condiciones de borde en los estratos superior e inferior, representativos de ambos acuíferos. La definición de estos niveles permite determinar los flujos subterráneos de entrada y salida para cada estrato.

• Recarga:

Respecto a la recarga producto de las precipitaciones locales, fueron incorporados los valores obtenidos por el modelo conceptual.

Representación del Río San Salvador Considerando la importancia que posee el Río San Salvador en el sistema hidrogeológico en estudio, su representación en el modelo numérico es clave para el cumplimiento de los objetivos planteados. Consecuentemente, se consideraron las siguientes hipótesis basadas en los resultados del modelo conceptual.

• A partir del modelo conceptual se concluye que el cauce sólo estaría conectado superficialmente con la unidad Acuífera Superior, y no involucraría al Acuitardo ni al Acuífero Inferior. Sin embargo, de acuerdo a lo explicado anteriormente en el punto 3.3, bajo el cauce existe un relleno sedimentario asociado al lecho del cauce, el cual se encuentra conectado tanto con el Acuífero Superior, como con el Acuitardo y debido a sus características podría facilitar el flujo subterráneo


38

desde ambos estratos hacia el cauce. Por esta razón, la representación del Río incluye los 2 estratos superiores del modelo; dicha configuración permitiría teóricamente que aguas del Acuitardo afloren hacia el cauce debido a la existencia de este relleno sedimentario. Se descartó, de acuerdo a los resultados del modelo conceptual, cualquier conexión entre el río y el Acuífero Inferior.

• El Río San Salvador nace en la zona de estudio producto de las aguas subterráneas que afloran desde el sistema acuífero de interés (en particular desde el Acuífero Superior de acuerdo con la primera hipótesis). Por lo tanto, dicho cauce actúa como un “receptor” de las aguas subterráneas y no como una fuente que aporte hacia el o los acuíferos. Por esta razón, la incorporación del río en el modelo numérico se realizó a través de celdas tipo “dren”, de tal forma de representar de manera óptima la condición observada en el río. La representación de celdas tipo "dren" requiere incorporar parámetros como el nivel freático existente en ellas y la conductancia asociada. Se adoptó un nivel freático equivalente a la superficie de terreno y una conductancia representativa de los parámetros hidrogeológicos y geométricos del cauce, según se explica más adelante.

• El modelo conceptual, además, da a entender que los afloramientos que originan el cauce del Río San Salvador son locales. Es decir, la fuente de alimentación del río es puntual, y no recibiría aportes laterales a lo largo de su cauce dentro de la zona modelada, al menos desde los acuíferos pertenecientes a la Hoya Quetena. Por esta razón, se definieron celdas tipo “dren” únicamente en la zona donde las aguas emergen a la superficie y no a lo largo del río.

• Como parte del proceso de ajuste del Modelo Numérico, se utilizó la

información de los aforos medidos en el cauce (estación RSSN). No es posible descartar a priori un aporte de flujo desde la ribera sur del río, específicamente desde aguas provenientes de la cuenca Calama. El modelo considera al Río San Salvador como parte de sus fronteras, por lo que no reproduce este aporte potencial.

Respecto a la conductancia definida para las celdas tipo “dren” que representan el cauce del río San Salvador, ésta se define mediante la siguiente expresión:

ebLKC ⋅⋅

=


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Donde: C: Conductancia K: Conductividad hidráulica del lecho L: Longitud del cauce b: Ancho del cauce e: Espesor del lecho

Considerando un K de 50 m/día y un espesor de 20 m, una longitud del cauce asociada a la zona de emergencia de las aguas y un ancho aproximado de 80 m (obtenido a partir de imágenes satelitales de la zona), se obtuvo una conductancia representativa de 36.000 m2/d. En las Figuras 24, 25 y 26 se presentan las condiciones de bordes y las celdas tipo “dren” incorporadas en la malla de modelación. Niveles Piezométricos Observados Para el ajuste del modelo numérico se utilizaron los niveles piezométricos registrados en pozos de observación situados dentro del área del proyecto, obtenidos en diversas campañas de medición durante el año 2011. El modelo fue ajustado con los niveles medios que se detallan en Tabla 8. 4.2 Calibración del Modelo Numérico Niveles Simulados Versus Niveles Observados El proceso de calibración permitió ajustar los niveles estáticos determinados por el modelo, tanto con los niveles medidos en los pozos de observación habilitados en la zona de estudio, como con las curvas equipotenciales obtenidas por el modelo conceptual, para ambas unidades acuíferas. Se contrastaron además, los caudales aportantes desde el Acuífero Superior hacia el Río San Salvador con los flujos aforados en el mismo río. Estos ajustes fueron realizados modificando, -dentro de márgenes razonables- los valores y la distribución espacial de los parámetros hidrogeológicos adoptados de


Este (m) Norte (m) Ac. Superior Ac. Inferior

07/06/2011 2225,39 -25/08/2011 2225,4 -05/05/2011 2262,94 -04/08/2011 2262,83 -11/05/2011 2235,17 -12/08/2011 2235,07 -

OH-02 503.583 7.518.029 08/02/2011 - 2174,15 2174,1520/05/2011 - 2233,6325/08/2011 - 2233,4907/06/2011 - 2236,5125/08/2011 - 2236,2809/05/2011 - 2276,3525/08/2011 - 2272,3609/05/2011 - 2231,2225/08/2011 - 2231,0707/06/2011 - 2231,1925/08/2011 - 2231,0809/05/2011 - 2226,4425/08/2011 - 2226,4203/06/2011 - 2281,8525/08/2011 - 2268,76

Fuente: Elaboración propia a partir de los datos entregados por DCN.

Nivel Promedio (m

s.n.m)

QH10 505.886 7.519.610 2225,4

PozoCoordenadas UTM PSAD-56 Fecha Medición Nivel de Agua (m s.n.m)

CC-9 508.504 7.520.800 2262,89

SI-23C 507.350 7.520.244 2235,12

QH1 504.548 7.521.318 2233,56

QH2 505.611 7.522.272 2236,4

QH3 503.804 7.522.760 2274,36

505.241 7.520.516 2231,14

QH4 505.236 7.520.524 2231,15

TABLA 8: NIVELES PIEZOMÉTRICOS REGISTRADOS EN POZOS DE OBSERVACIÓN

QH7 503.812 7.522.754 2275,31

QH6 505.920 7.519.620 2226,43

QH5

anexo_2-1__1_de_6_

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