Caracterización geoquímica de las aguas geotermales de El Tatio implicancias en el origen del litio, Región de Antofagasta, Chile.

Abstract

El campo geotermal El Tatio, localizado en el altiplano del norte de Chile, es considerado como el más alto del mundo y el más grande del hemisferio sur. Si bien, hay numerosas investigaciones sobre la geoquímica del campo geotermal, no hay estudios que asocien el comportamiento isotópico del litio en este ambiente con las altas concentraciones presentes en la zona. Por lo tanto, además de estudiar las características geoquímicas de las aguas de El Tatio, este trabajo se enfoca en comprender los factores que controlan el comportamiento isotópico del litio, y establecer la relación de estos fluidos y el Li presente en el salar de Atacama. La zona de estudio se enmarca dentro de una cuenca volcano-tectónica compuesta principalmente por potentes capas de ignimbritas asociadas a 2 eventos volcánicos importantes: un vulcanismo del Mioceno y otro del Plioceno-Cuaternario. Además, se le asocia un sistema de falla de carácter normal que restringen el campo geotermal en el sector oeste, el cual provoca una subsidencia continua del graben. El reservorio principal del sistema hidrotermal se localiza principalmente en las rocas volcánicas dacíticas de la Ignimbrita Puripicar, la cual alcanza su potencia máxima dentro de la cuenca. Los fluidos geotermales son de carácter neutro y presentan grandes concentraciones de Cl, Na, K, Ca, Si, Li, B, As, y contenidos bajos en Mg y HCO3. Por lo tanto, se clasifican químicamente como aguas cloruradas sódicas. En relación a los contenidos químicos, se observa que estas aguas se ven afectadas por diferentes procesos fisicoquímicos, tales como: disolución (lixiviación), intercambio iónico, precipitación y alteración de minerales, dilución (mezcla) y ebullición. Sin embargo, la proporción existente de las concentraciones químicas indican que tales procesos afectan en diferentes grados a las aguas geotermales. De esta forma, los fluidos geotermales fueron clasificados por sector: i) norte, se evidencian grandes procesos de lixiviación, ascenso rápido y directo, y ebullición; ii) sur, hay precipitación importante de minerales de arcilla (ej. hectorita) debido a un ascenso lento e indirecto; y iii) oeste, se evidencian procesos de dilución y de absorción de gases en aguas poco oxidantes. Por otro lado, los isótopos de agua sugieren un origen a partir de un miembro meteórico y otro magmático, además de importantes reacciones de intercambio de oxígeno con la roca caja. Los bajos valores isotópicos de litio (δ7Li) reflejan la signatura isotópica de la roca caja lixiviada, debido a que el fraccionamiento isotópico es insignificante en los ambientes hidrotermales. El salar de Atacama muestra valores isotópicos de litio altos en relación a los valores presentes en los fluidos geotermales. Sin embargo, se condicen más con los valores obtenidos de las aguas salinas ubicadas al este del mismo salar. Por lo tanto, considerando que las recargas hídricas del salar de Atacama se localizan principalmente en el sector norte y este, las aguas salinas son el principal input de los contenidos de litio dentro del salar. Cabe señalar que las especies minerales dentro del salar también controlan los contenidos isotópicos de litio, y que la migración del flujo hacia el sur (parte norte y centro del salar) puede producir un enriquecimiento en isótopos pesados. Los datos de δ11B revelan las diferentes fases mineralógicas que pueden albergar estos isótopos, así en el sector norte y centro predomina la existencia de minerales evaporíticos con estructuras trigonales, mientras que minerales con coordinación tetraedral precipitan en menor grado dentro del salar de Atacama.