Isotopía ambiental de las precipitaciones y de las aguas superficiales y subterráneas en los Andes Centrales: Revisión
DOI:
https://doi.org/10.21701/bolgeomin.132.1-2.015Palabras clave:
Andes, hidrología, isótopos estables, precipitaciónResumen
Se muestra la revisión de la información existente sobre la composición isotópica del oxígeno (δ18O) y del hidrógeno (δ2H) de la molécula del agua en el sector Norte de los Andes chilenos, entre 17°30´y 25°30´ de latitud sur. Durante el verano austral, los vientos del este favorecen la entrada de humedad atlántica, predominantemente a través de la cuenca del Amazonas, que originan más del 80% de la precipitación anual que se produce en los Andes Centrales. La cordillera de los Andes Centrales actúa como una barrera geográfica respecto a la humedad del Atlántico, siendo uno de los factores que produce en la costa norte chilena el área climática más seca de la Tierra. Se revisan brevemente los antecedentes sobre la hidrología isotópica, los que han permitido dar respuesta a cuestiones tales como el origen de las precipitaciones que recargan los acuíferos, la localización de las zonas de recarga, las posibles conexiones entre cuencas, y la identificación de los procesos que modifican la isotopía de las aguas, como la evaporación o los efectos geotérmicos. Se ha observado en las aguas superficiales, subterráneas y precipitaciones del norte de Chile, que existe un enriquecimiento en isótopos pesados en sentido norte sur, desde la región de Arica y Parinacota a la región de Antofagasta. La investigación de la isotopía de las precipitaciones y de las aguas superficiales y subterráneas es necesaria para un manejo sustentable de los recursos hídricos y para comprender el actual clima y las variaciones climáticas pasadas y futuras.
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Citas
Aceituno, P., 1996. Elementos del clima en el Altiplano Sudamericano. Revista Geofísica, 44, 37-55.
Achurra, L. 2010. Estudio hidrogeoquímico sobre la interacción de las aguas subterráneas profundas y someras en Pampa Lirima, Norte de Chile. Tesis Maestría. FCIHS, Universitat Politècnica de Catalunya. Barcelona.
Achurra, L., Custodio, E., Aguirre, I., Arcos, R. and Clavero, J. 2011. Estudio hidrogeoquímico en la cuenca altiplánica de Pampa Lirima, Andes Centrales (Chile). VII Congreso Argentino de Hidrogeología y V Seminario Hispano-Latinoamericano. Salta, Argentina: 276-283.
Acosta, O. and Custodio, E., 2008. Impactos ambientales de las extracciones de agua subterránea en el salar de Huasco (norte de Chile). Boletín Geológico y Minero, 119 (1): 33-50.
Acosta, O., Guimerà, J., Custodio, E., Ansón, I. and Delgado, J.L. 2013. Contribución al conocimiento de la hidrogeología de las cuencas intraandinas del N de Chile. En Agua Subterránea Recurso Estratégico. Universidad de La Plata (Edulp). 1: 118-125.
Albero, M.C. and Panarello, H.O., 1980. Tritio e isótopos estables en aguas de precipitaciones en América del Sur. Interamerican Symposium on Isotope Hydrology. Bogotá, Colombia.
Alpers, C. and Whittemore, D., 1990. Hydrogeochemistry and stable isotopes of groundwater and surface waters from two adjacent closed basins, Atacama Desert, northern Chile. Applied Geochemistry, 5: 719-734. https://doi.org/10.1016/0883-2927(90)90067-F
Amphos21. 2012. Estudio de los tiempos de residencia del agua subterránea en el entorno de la Compañía¡ Minera Doña Inés de Collahuasi. Chile.
Amphos21. 2018. Estudio de modelos hidrogeológicos conceptuales integrados, para los salares de Atacama, Maricunga y Pedernales Modelo Hidrogeológico Consolidado Cuenca Salar de Atacama. Comité de Minería No Metálica CORFO. Chile: 1-368.
Aravena, R., 1995. Isotope hydrology and geochemistry of northern Chile ground waters. Bulletin de l'Institut Français d'Etudes Andines 24(3):495-503. https://doi.org/10.3406/bifea.1995.1200
Aravena, R., Peña, H., Grilli, A., Suzuki, O. and Mordeckai, M., 1989. Evolución isotópica de las lluvias y origen de las masas de aire en el Altiplano chileno. Estudios de Hidrología Isotópica en América Latina. IAEA-TECDOC-502. IAEA, Vienna: 129-142.
Aravena, R., A. and, Suzuki, O. 1990. Isotopic evolution of river water in the Northern Chile Region. Water Resources Research, 26(12): 2887-2895. https://doi.org/10.1029/WR026i012p02887
Aravena, R., Suzuki, O., Peña, H., Pollastri, A., Fuenzalida, H., and Grilli, A., 1999. Isotopic composition and origin of the precipitation in Northern Chile. Applied Geochemistry, 14: 411- 422. https://doi.org/10.1016/S0883-2927(98)00067-5
Ayala, Cabrera y Asociados Ltda. 1996. Estudio de aguas subterráneas sector río Lauca Arica, I Región, Etapa 1. Empresa de Servicios Sanitarios de Tarapacá S.A.. Chile: 1-106.
Boschetti, T., Cifuentes, J., Iacumin, P., and Selmo, E., 2019. Local meteoric water line of northern Chile (18° S-30° S): An application of error-in-variables regression to the oxygen and hydrogen stable isotope ratio of precipitation. Water (Switzerland) 11: 791. https://doi.org/10.3390/w11040791
Chaffaut, I. 1992. Precipitations d'altitude, eaux souterraines et changements climatiques de l'altiplano Nord-chilien. Thesis, Université de Paris Sud, U.F.R Scientifique d'Orsay: 1-597.
Chaffaut, I. Coudrain-Ribstein, A., Michelot, J.L., and Pouyaud, B. 1998. Précipitation d'altitude du nord Chili, isotopiques origine des sources de vapeur et données. Bulletin de l'Institut Français d'Etudes Andines . 1998, 27, 367-384 https://doi.org/10.3406/bifea.1998.1290
Cifuentes, J., López, L. and Troncoso, R., 2014. Caracterización de hidrogeológica de la parte baja-central de la Pampa del Tamarugal y Pica, Región de Tarapacá, Chile. Servicio Nacional de Geología de Chile. pp. 7.
Cifuentes, J., Cervetto, M., López, L., Fuentes, F., Feuker, P. and Espinoza, C. 2015. Análisis preliminar de isótopos estables en aguas subterráneas, superficiales y lluvia de la Pampa del Tamarugal. Depart. Geología Aplicada, Servicio Nacional de Geología y Minería. pp 5. Chile.
Cortecci, G., Boschetti, T., Mussi, M., Herrera, C., Mucchino, C. andBarbieri, M., 2005. New chemical and original isotopic data on waters from El Tatio geothermal field in northern Chile. Geochemical Journal, 39(6): 547-571. https://doi.org/10.2343/geochemj.39.547
Craig, H., 1961. Isotope variations in meteoric waters. Science, 133: 1702-1703. Custodio, E. and Jódar, J. 2016. Simple solutions for steady-state diffuse recharge evaluation in sloping homogeneous unconfined aquifers by means of atmospheric tracers. Journal of Hydrology, 540: 287-305. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.06.035
Dansgaard, E., 1964. Stable isotopes in precipitation. Tellus 16: 436-468. https://doi.org/10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x
Dapeña, C. and Panarello, H.O., 2005.Evolución y estado actual de la Red Nacional de Colectores de Isótopos en Precipitación de la República Argentina. XVI Congreso Geológico Argentino, La Plata, Actas II: 635-642.
Dapeña, C. and Panarello, H.O. 2011. Composición isotópica de las precipitaciones en el noroeste argentino. VII Congreso Argentino de Hidrogeología y V Seminario Hispano-Latinoamericano Sobre Temas Actuales de la Hidrología Subterránea. Argentina. 385- 392.
DIHA-PUC, 2009. Levantamiento hidrogeológico para el desarrollo de nuevas fuentes de agua en áreas prioritarias de la zona norte de Chile, regiones XV, I, II y III VIII. Pontificia Universidad Católica de Chile y Dirección General de Aguas, Santiago, Chile.
Fiorella, R. P., Poulsen, C.J., Pillco, R. S., Barnes J.B., Tabor, C.R. and Ehlers T.A. 2015. Spatiotemporal variability of modern precipitation 18O in the central Andes and implications for paleoclimate and paleoaltimetry estimates. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120, 4630-4656. https://doi.org/10.1002/2014JD022893
Friedman, I., 1953. Deuterium content of natural water and other substances. Geochimica et Cosmochimica Acta 4:89-103. https://doi.org/10.1016/0016-7037(53)90066-0
Fritz P, Suzuki O., Silva C. and Salati E. 1981. Isotope hydrology of groundwaters in the Pampa del Tamarugal, Chile. Journal of Hydrolology, 58(1- 2):161-184. https://doi.org/10.1016/0022-1694(81)90043-3
Fuenzalida, H., and J. Rutllant, 1986: Estudio sobre el origen del vapor de agua que precipita en el invierno altiplánico. Universidad de Chile y Ministerio de Obras Públicas de Chile. Pp 53.
Garreaud, R. D., 1998. Multiscale analysis of the summertime precipitation over the Central Andes. Monthly Weather Review 127: 901-920. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1999)127<0901:MAOTSP>2.0.CO;2
Giggenbach, W., 1978. The isotopic composition of waters from the El Tatio geothermal field, Northern Chile. Geochimica et Cosmochimica Acta, 42: 979- 988. https://doi.org/10.1016/0016-7037(78)90287-9
Gonfiantini, R., 1978. Standards for stable isotope measurements in natural compounds. Nature 271, 534-536. https://doi.org/10.1038/271534a0
Gonfiantini, R., Roche, M-A., Olivry, J-C-, Fontes, J.C., and Zuppi, G.M. 2001.The altitude effect on the isotopic composition of tropical rains. Chemical Geology, 181(1-4): 147-167 https://doi.org/10.1016/S0009-2541(01)00279-0
Grilli, A.; Aguirre, E.; Durán, M.; Townsend, F. and González, A. 1999. Origen de las aguas subterráneas del sector Pica - Salar del Huasco, Provincia de Iquique, I región de Tarapacá. XIII Congreso de Ingeniería Sanitaria y Ambiental AIDIS-Chile, Antofagasta. pp 18.
González, M., Dapeña, C., Cerne, B., Sanchez-Ccoyllo, O., Freitas, S. and Silva Dias, P.L. and Panarello, H., 2009. Verification of the geographical origin of modeled air mass trajectories by means of the isotope composition of rainwater during the SALLJEX experiment. Environmental Fluid Mechanisms. 9 (4): 389-407. https://doi.org/10.1007/s10652-009-9121-z
Guzman, G.L. and Schwerdtfeger, W., 1965. The role of latent and sensible heat for the development of a high pressure system over the subtropical Andes in the summer. Meteorologische Rundschau, 18: 69-75.
Herrera, C., Pueyo, J., Sáez, A. and Valero-Garcés, B., 2006. Relación de aguas superficiales y subterráneas en el área del lago Chungará y lagunas de Cotacotani, norte de Chile: un estudio isotópico. Revista de Geología 33 (2): 299-325. https://doi.org/10.4067/S0716-02082006000200005
Herrera, C. and Custodio, E. 2013. Origen de los manantiales costeros del entorno árido de Antofagasta, Norte de Chile. X Simposio de Hidrogeología. Granada. Hidrogeología y Recursos Hidráulicos. AIH-GE. Madrid, XXX: 943-952.
Herrera, C. and Custodio, E. 2014. Origin of waters from small springs located at the northern coast of Chile, in the vicinity of Antofagasta. Andean Geology 41(2): 314-341.
Herrera, C., Custodio, E., Urrutia, J., Urqueta, H., Sarmiento, A. and Gamboa, C. 2015. Caracterización de las aguas subterráneas de una pequeña cuenca endorreica en el Altiplano volcánico del Norte de Chile. En: M.C. Cabrera et al. (eds.), Estudio, Aprovechamiento y Gestión del Agua en Terrenos e Islas Volcánicas". Las Palmas de GC: IGME/AIH- GE: l 191-198.
Herrera, C., Custodio, E., Chong, G., Lambán, L.J., Riquelme, R., Wilke, H., Jódar, J., Urrutia, J., Urqueta, H., Sarmiento, A., Gamboa, C. and Lictevout, E. 2016 Groundwater flow in a closed basinwith a saline shallow lake in a volcanic area: Laguna Tuyajto, northern Chilean Altiplano of the Andes. Science of the Total Evironment , 541: 303-318. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.09.060 PMid:26410705
Herrera, C., Gamboa, C., Emilio Custodio, E., Jordan, T., Godfrey, L., Jódar, J., Luque, J.A., Jimmy Vargas, J., and Sáez, A. 2018 Groundwater origin and recharge in the hyperarid Cordillera de la Costa, Atacama Desert, northern Chile. Science of the Total Evironment 624.: 114-132. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.12.134 PMid:29248702
Houston, J and Hartley, A. 2003.The central Andean west-slope rainshadow and its potential contribution to the origin of hyper-aridity in the Atacama desert. International Journal of Climatology. 23: 1453-1464. https://doi.org/10.1002/joc.938
Houston, J. 2006. Variability of precipitation in the Atacama desert: its causes and hydrological impact, International Journal of Climatology. 26: 2181-2198. https://doi.org/10.1002/joc.1359
Houston. J, 2009. A recharge model for high altitude, arid, Andean aquifers. Hydrological Processes. 23, 2383-2393. https://doi.org/10.1002/hyp.7350
ICASS., 2016. Análisis integral de soluciones a la escasez hídrica, región de Arica y Parinacota. Dirección General de Aguas, S.I.T. Nº 410. Chile. pp 1396.
Jayne. R., Pollyea, R., Dodd, J., Olson, E. and Swanson, S. 2016. Spatial and temporal constraints on regional-scale groundwater flow in the Pampa del Tamarugal Basin, Atacama Desert, Chile. Hydrogeology Journal,24: 1921-1937. https://doi.org/10.1007/s10040-016-1454-3
Lagos, L.V. 2016. Hidrogeoquímica de fuentes termales en ambientes salinos relacionados con salares en los Andes del norte de Chile. Memoria título de geología, Univ. de Chile. pp 298.
Lictevout, E. 2018. Accès a l'eau des populations vulnerables en zone aride: un probleme de ressource, de gestion ou d'information? These, Université de Montpellier: 1-205.
Lin, J., Liu, Y., Yang, Y., and Hu, Z., 2016. Calibration and correction of LA-ICP-MS and LA-MC-ICP-MS analyses for element contents and isotopic ratios. Solid Earth Science. 1, 5-27. https://doi.org/10.1016/j.sesci.2016.04.002
Lorca, M.E.P. 2011. Hidrogeología e hidrogeoquímica de la cuenca de la quebrada Paipote, región de Atacama. Memoria para optar al Título de Geología, Universidad de Chile. pp 298. Chile.
Magaritz, M., Suzuki, O., Aravena, R., Peña, H., Grilli, A. and Orphanópoulos, D. 1985. Isotopic and chemical study of the water resources in the Iquique Province. IAEA, Vienna.
Mardones, L. 1997. Características isotópicas de las aguas subterráneas entre los paralelos 21° y 24° latitud sur, con énfasis en el salar de Ascotán. Coloquio Internacional: El Recurso Agua en los Andes, Orstom - Universidad Católica del Norte, 10-13 de junio de 1997, Antofagasta.
Marengo, J.A., Liebmann, B., Grimm, A.M., Misra, V., Silva Dias, P.L., Cavalcanti, I.F.A., Carvalho, L.M.V., Berbery, E.H., Ambrizzi, T., Vera, C.S., Saulo, A.C., Nogues-Paegle, J., Zipser, E., Seth, A. and Alves, L.M., 2012. Recent developments on the South American monsoon system. International Journal of Climatology. 32, 1-21. https://doi.org/10.1002/joc.2254
Martí, N. 2013. Caracteritzación hidrogeoquímica e isotópica de la cuenca del Alto Loa, Región de Antofagasta, Chile. Tesis Maestría. Dep ITCM, Universitat. Politècnica de Cartalunya. Barcelona
Matraz, 2014. Caracterización hidrogeoquímica de la cuenca del Loa Alto, Región de Antofagasta, Dirección General de Aguas, S.I.T. Nº335. Chile.
Matraz, 2015.Diagnóstico de disponibilidad hídrica en la cuenca del río Lauca, región de Arica y Parinacota. Dirección General de Aguas, S.I.T. Nº365. Chile. pp 460
Peña, H. 1989. Mediciones de 18O y 2H en "penitentes" de nieve. Estudios de hidrología isotópica en América Latina, IAEA-TECDOC 502, Vienna: 143-
Risacher, F., Alonso, H. and Salazar, C., 1999. Geoquímica de aguas en cuencas cerradas, I, II, III Regiones, Chile. Dirección General de Aguas. S.I.T. Nº 51. Chile: 1-781.
Rissmann, C., Leybourne, M., Benn, C and Christenson, B. 2015. The origin of solutes within the groundwaters of a high Andean aquifer. Chemical Geology, 396: 164-181. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.11.029
Salazar, C., Rojas, L. and Pollastri, A., 1998 Evaluación de recursos hídricos en el sector de Pica. Hoya de la Pampa del Tamarugal, I región. Dirección General de Aguas. S.I.T. Nº. 48, pp 98.
Saavedra, F.A., Kampf, S.K., Fassnacht, S.R. and Sibold, J.S., 2017. A snow climatology of the Andes Mountains from MODIS snow cover data. International Journal of Climatology. 37, 1526-1539. https://doi.org/10.1002/joc.4795
Saavedra, F.A., Kampt, S.K., Fassnacht, S.R. and Sibold, J.S., 2018. Changes in Andes Mountains snow cover from MODIS data 2000-2016. The Cryosphere Discussions. 12, 1027-1046. https://doi.org/10.5194/tc-12-1027-2018
Samuels-Crow, K.E., Galewsky, J., Hardy, R.D., Sharp, D.Z. and Worden, J., Braun, C., 2014. Upwind convective influences on the isotopic composition of atmospheric water vapor over the tropical Andes. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 119: 7051-7063. https://doi.org/10.1002/2014JD021487
SGA., 2015. Evaluación Impacto Ambiental. Proyecto modificaciones y mejoramiento del sistema de pozas de evaporación solar en el Salar de Atacama. Solución en Gestión Ambiental. Rockwood Lithium. Chile.
Scheihing, W., 2018. Water resources management in the Atacama Desert: pivotal insights into arid Andean groundwater systems. Tesis doctoral. Technische Universität Berlin: 1--170.
Tassi, F., Aguilera, F., Darrah, T., Vaselli, O., Capaccioni, B., Poreda R.J. and Delgado Huertas, A., 2010. Fluid geochemistry of hydrothermal systems in the Arica- Parinacota, Tarapacá and Antofagasta regions (northern Chile). J. Volcanology and Geothermal Research, 192: 1-15 https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2010.02.006
Uribe, J., Muñoz, J.F. and Gironás, J., 2015. Assessing groundwater recharge in an Andean closed basin using isotopic characterization and a rainfall-runoff model: Salar del Huasco basin, Chile. Hydrogeolog Journal, 23: 1535-1551. https://doi.org/10.1007/s10040-015-1300-z
Villablanca, D., 2009. Estudio de la relación isotópica δ18O/δ2H de los manantiales en el sector de las nacientes del Loa, Región de Antofagasta. XII Congreso Geológico Chileno. 22-26.
Vuille, M., 1999. Atmospheric circulation over the Bolivian Altiplano during DRY and WET periods and HIGH and LOW index phases of the Southern Oscillation. International Journal of Climatology. 19: 1579-1600. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0088(19991130)19:14<1579::AID-JOC441>3.0.CO;2-N
Vuille, M. and Ammann, C., 1997. Regional Snowfall Patterns in the High, Arid Andes. Climatic Change. High Elev. Sites 36: 181-191. https://doi.org/10.1007/978-94-015-8905-5_10
Vuille, M. and Keimig, F., 2004. Interannual variability of summertime convective cloudiness and precipitation in the central Andes derived from ISCCP-B3 data. Journal of Climate. 17: 3334-3348. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2004)017<3334:IVOSCC>2.0.CO;2
Vuille, M. and Werner, M., 2005. Stable isotopes in precipitation recording South American summer monsoon and ENSO variability: Observations and model results. Climate Dynamics. 25: 401-413. https://doi.org/10.1007/s00382-005-0049-9
WMCL. 2007. Evaluación de Impacto Ambiental, Pampa Colorada, Minera Escondida Ltda. Water Management Consultants Ltda.: 1-75..
Zhou, J. and Lau, K. M. 1998. Does a monsoon climate exist over South America? Journal of Climate, 11: 1020-1040. https://doi.org/10.1175/1520-0442(1998)011<1020:DAMCEO>2.0.CO;2
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