Geoquímica de las Aguas del Río Elqui y de sus Tributarios en el Período 1975-1995
Enviado por Jorge Oyarzún M. (joyarzun@userena.cl)
Factores Naturales y Efecto de las Explotaciones Mineras en sus Contenidos de Fe, Cu y As
ABSTRACT: The present study discusses the results of 20 years (1975-1995) of chemical analysis of waters of the Elqui river and its tributaries, performed by the Dirección General de Aguas - the national waters authority. This discussion is complemented with the results of recent studies of the geochemistry of the sediment of its basin. Among the principal conclusions attained, are the high contents of Cu and As of the Toro, Turbio and Elqui rivers, that receive a direct (Toro river) or indirect contribution of the Malo river, which drains the hydrothermal alteration zone of the Au-Cu-As deposits of the El Indio mining district. The growing intensification of the mining and metallurgical activities at El Indio coincided with increasing contents of Cu and As in the Toro, Turbio and Elqui rivers, though they are progressively attenuated for As due to the diluent effects of low-mineralized tributary river waters. On the other hand, the Elqui river has received significant amounts of Cu from the Talcuna mining district in the Quebrada Marquesa ravine. Though the mining activities at El Indio probably contributed to the increase in As, Cu and Fe contents of the waters, these and other heavy metals have been present in the acid drainage water of the Malo river long before the beginning of said activities. Likewise, the Malo river will continue to be a pollution source after the closure - already completed -of the El Indio mining district.
Key words: arsenic, copper, iron, water pollution, acid drainage, copper-gold mining.
Key words: arsenic, copper, iron, water pollution, acid drainage, copper-gold mining.
RESUMEN: El presente trabajo expone y discute los resultados de veinte años (1975-1995) de análisis de aguas del Río Elqui y sus tributarios, realizados por la Dirección General de Aguas. Su discusión se complementa con la de resultados de estudios recientes de la geoquímica de los sedimentos de la misma cuenca. Entre sus principales conclusiones destaca la alta concentración de Cu y As de los ríos Toro, Turbio y Elqui, que reciben el aporte directo (Río Toro) o indirecto de las aguas del Río Malo, que drena la zona de alteraciones hidrotermales y mineralizaciones de Au-Cu-As del distrito minero de El Indio. La intensificación de las faenas minero-metalúrgicas de El Indio coincidió con incrementos en los contenidos de As y Cu de los ríos Toro, Turbio y Elqui, aunque los de As son progresivamente atenuados por el efecto de dilución debido al aporte de ríos tributarios pobres en ese elemento. Por otra parte, el Río Elqui ha recibido aportes significativos de Cu provenientes del distrito minero de Talcuna, situado en la Quebrada Marquesa. Aunque las actividades mineras de El Indio contribuyeron probablemente a aumentar el contenido de As, Cu y Fe de las aguas, estos y otros metales pesados han estado presentes en las aguas afectadas por drenaje ácido del Río Malo desde mucho tiempo antes de que dichas actividades se iniciaran. Igualmente, el Río Malo continuará siendo una fuente contaminante después del cierre - ya completado - del distrito minero de El Indio.
Palabras clave: arsénico, cobre, hierro, contaminación hídrica, drenaje ácido, minería cobre-oro.
Palabras clave: arsénico, cobre, hierro, contaminación hídrica, drenaje ácido, minería cobre-oro.
INTRODUCCIÓN
La composición química de las aguas del Río Elqui y de sus tributarios tiene especial interés y relevancia ya que ellas son la fuente de agua potable para mas de 300.000 personas, así como la base de la economía agro-industrial de la Provincia de Elqui, centrada en cultivos de alto valor, como la uva de exportación y en la producción pisquera. Existen 117 bocatomas de canales de riego a lo largo de su curso principal, cuya longitud combinada alcanza 746 km, en tanto que el valor total de las acciones de los regantes llega a unos 30 millones de dólares (Junio 2004, información Junta de Vigilancia del Río Elqui). Por otra parte, en la cuenca del Río Elqui se ha desarrollado una intensa actividad minera desde el siglo XIX, que culminó con la explotación del distrito minero de El Indio, situado en la cabecera de la cuenca a mas de 4.000 m de altura, donde el oro se encuentra asociado a enargita, sulfoarseniuro de cobre, en un área de generación de drenaje ácido. Iniciada en 1975, la explotación de El Indio continuó hasta el año 2002, aunque el 2000 comenzó sus operaciones de cierre que completó el 2004. El presente estudio, basado en una tesis del primer autor (Guevara, 2003), fue posible gracias a la cooperación de la Oficina Regional Coquimbo de la Dirección General de Aguas (DGA), que facilitó la información hidroquímica del período 1975 – 1995, que coincide con el inicio y la mayor parte de la explotación de El Indio. En consecuencia, la información analizada es adecuada para evaluar el grado en que las faenas mineras pueden haber contribuído a aumentar los contenidos de cobre, arsénico y hierro en las aguas de los ríos Toro, Turbio y Elqui, receptores directos (Toro) o indirectos (Turbio y Elqui) del drenaje del área mineralizada. Por otra parte, el período de 20 años considerado es también adecuado para evaluar el efecto de la cuantía de las precipitaciones en el contenido de los mismos elementos en las aguas de los ríos.
La cuenca del Río Elqui (Figura 1), abarca una superficie de 9.645 km2 entre las cordilleras de Los Andes y de la Costa (29º18’ - 30º24’ lat. Sur). Como otras cuencas del segmento tectónico de los Valles Transversales, carece de la depresión central que se desarrolla al norte de 28º latitud S y al sur de la latitud 33º S. Dado lo estrecho del territorio en este sector, sólo 140 km separan las cumbres andinas de la costa.
La cuenca del Río Elqui (Figura 1), abarca una superficie de 9.645 km2 entre las cordilleras de Los Andes y de la Costa (29º18’ - 30º24’ lat. Sur). Como otras cuencas del segmento tectónico de los Valles Transversales, carece de la depresión central que se desarrolla al norte de 28º latitud S y al sur de la latitud 33º S. Dado lo estrecho del territorio en este sector, sólo 140 km separan las cumbres andinas de la costa.
De ahí que los afluentes del Río Elqui, los ríos Turbio y Claro, presenten perfiles longitudinales con fuerte inclinación y estrechos planos aluviales. En contraste, el plano aluvial y las terrazas superiores del Río Elqui alcanzan unos 3 km de ancho a la altura de la ciudad de Vicuña, y hasta 6 km en los últimos 25 km del curso del río. La cuenca del Río Elqui puede ser dividida en tres subcuencas: las del Río Turbio (4.196 km2), el Río Claro (1.512 km2) y el Río Elqui propiamente tal (3.900 km2) (Bodini y Araya, 1998). El Río Turbio se forma por la confluencia de los ríos Toro (originado a su vez por la unión de los ríos Malo y Vacas Heladas) y La Laguna. Aguas abajo, recibe el aporte del Río Incaguaz. Por la unión de los ríos Turbio y Claro, se origina el Río Elqui, que sólo recibe, aguas abajo, el aporte de quebradas que carecen de flujo superficial permanente.
Figura 1. La cuenca hidrográfica del río Elqui, con la ubicación de los límites de la cuenca (1), ríos y quebradas principales (2), embalses (3), ciudades (4), distritos metalíferos (5), zonas de alteración hidrotermal (6) y estaciones de muestreo de aguas (7). Las estaciones son las de Río Toro (To), Río La Laguna (L), Río Turbio, aguas abajo de Juntas (J), Río Incaguaz (I), Río Turbio en Varillar (V), Río Claro (C) y las del Río Elqui en Algarrobal (AG), Almendral (AL) y La Serena (S). Figure 1. The Elqui river watershed, including the basin limits, (1), principal rivers and ravines (2), water reservoirs (3), towns (4), mining districts (5), hydrothermal alteration zones (6) and water sampling stations (7). The sampling stations are those of River Toro (To), River La Laguna (L), River Turbio, water below Juntas (J), River Incaguaz (I), River Turbio at Varillar (V), River Claro (C) and River Elqui at Algarrobal (AG), Almendral (AL) and La Serena (S).
En la cuenca del Río Elqui, las precipitaciones, incluida la nieve, alcanzan en promedio 100 mm año-1, siendo mayores en la cordillera andina (180 mm año-1) que en la costa (80 mm año-1). En los años que se presenta el fenómeno de El Niño, tales cifras pueden multiplicarse por un factor de 3 ó más. Durante el año, las precipitaciones ocurren principalmente entre junio y septiembre (Santibáñez, 1997; Zavala, H., comunicación personal).
Sin embargo, los ríos de la cuenca alcanzan sus mayores caudales promedio en el período noviembre-enero, puesto que éstos son consecuencia de los deshielos en la cabecera de la cuenca (sin perjuicio de las crecidas excepcionales del Río Elqui registradas durante años afectados por episodios de "El Niño"). En términos geológicos (Oyarzún, 1998), la cuenca está constituida principalmente por afloramientos de rocas plutónicas y volcano-sedimentarias de edad mesozoica y cenozoica. Estas rocas son de carácter calcoalcalino intermedio, y su composición es similar a la del promedio de la corteza terrestre.
Debido a que albergan numerosos yacimientos sulfurados, asociados a zonas de alteración hidrotermal, los procesos de meteorización y erosión comunican a las aguas y sedimentos altos contenidos de Cu, Zn, Fe, As y SO4, en parte relacionados con la generación natural de drenaje ácido (Jannas et al., 1999; Oyarzún et al., 2003; Oyarzún et al., 2004). A dicho efecto natural, se agrega el de las actividades mineras y metalúrgicas iniciadas en el siglo XIX, que han dejado numerosos depósitos de relaves y otros desechos mineros, así como excavaciones que facilitan la disolución de los minerales y su posterior transferencia al drenaje. Después del cierre de El Indio, la principal actividad minera en la cuenca es la del distrito cuprífero de Talcuna, en Quebrada Marquesa, aunque el Río Elqui recibe también un afluente - Quebrada El Arrayán - conectado con el importante distrito cuprífero-aurífero de Andacollo (Oyarzún et al., 1996; Higueras et al., 2004) (Figura 1).
A pesar del cierre de la mina de El Indio, el área en que se encuentra (así como otras zonas de alteración hidrotermal arseniacal de la cordillera andina) continuará siendo una fuente de Cu, Zn, Fe, As y SO4. Ello, debido a los procesos naturales que seguirán actuando sobre las rocas alteradas y fracturadas, así como sobre aquellos componentes del antiguo complejo minero-metalúrgico no neutralizados por el plan de cierre. A este respecto, cabe señalar que hay 130 km de labores subterráneas en la mina El Indio, por los cuales circulan actualmente aguas infiltradas. También el distrito minero de Talcuna (Oyarzún et al., 1998) ha constituido una fuente de contaminación, debido al gran volumen de relaves (más de 5 millones de toneladas) depositados en el estrecho cauce de la Quebrada Marquesa. Tal material ha sido arrastrado repetidas veces por efecto de episodios de fuerte precipitación, dando lugar a aluviones o corrientes de lodo que desembocan al cauce del Río Elqui. Por otra parte, debido a fallas de manejo, se registraron dos derrames de relaves el año 2002, los que afectaron, a través de canales de regadío, terrenos agrícolas regados por las aguas del Río Elqui (Galleguillos, 2004).
Como consecuencia de los factores reseñados, el Río Elqui y sus tributarios presentan sedimentos notablemente anómalos en sus contenidos de los elementos químicos antes señalados, que se apartan claramente de los de otros ríos del país, en especial en cuanto a Cu y As (Oyarzún et al., 2003).
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