Facultad de Ciencias Químicas

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Caracterización y geoconservación de las dunas de Quidíco-Lile, Provincia de Arauco, Región del Biobío, Chile (37°21’23” S y 73°38’37” W)
(Universidad de Concepción., 2021) Freire Ávila, Diego Alfonso; Quezada Flory, Jorge Andrés
El sistema de dunas activas de la localidad Quidico-lile, perteneciente a la provincia de Arauco, posee una mineralogía con alto contenido en sílice y en menor medida feldespatos y líticos volcánicos, con una muy buena selección de tamaño de grano de entre 0.4 y 0.8mm. El origen de los sedimentos se atribuye principalmente a la erosión continental, esto se evidencia por su elevado contenido de sílice. En donde se puede atribuir el cuarzo, a la erosión del basamento ígneo de la cordillera de la costa. Por otra parte, también aporta este mineral la erosión de la Formación Ranquil, que contiene bancos de areniscas cuarzo-feldespáticas, debido a malas prácticas agrícolas y la intensa reforestación durante aproximadamente los últimos 200 años, que removieron el bosque y suelo nativo preexistente. Todo el material fue arrastrado por los ríos hasta el mar, en donde la materia orgánica se degradada, y los minerales son trabajado por el oleaje, transportado por el viento y finalmente depositados. Este trabajo surge ante la detección de factores de vulnerabilidad, que afectan la preservación del campo de dunas de Quidico-lile. Ya que por mucho tiempo las dunas fueron consideradas como una amenaza para el continente, pues no se le daba utilidad a este tipo de suelo. Sin embargo, en la actualidad ha aumentado el interés de parte de la sociedad por conservar estossitios, debido a que corresponden a ecosistemas únicos en flora y fauna; con elevada importancia para la cultura lafkenche, ya que bajo estos depósitos hay sitios de interés arqueológico. Además, actúan como barrera natural contra las tormentas. Con el propósito de fomentar el interés y protección de estos espacios naturales, y avanzar hacia la geoconservación, se presentan las siguientes alternativas: un modelo de taller de geología para niños, reconstrucción de la geomorfología de las dunas y estabilización de la arena a través de la revegetación con flora nativa. Además, se plantea un método de valorización de residuos sólidos domiciliarios acumulados en la duna.
Concentración superficial por evaporación de elementos tóxicos en el depósito de relave “La Cocinera”, comuna de Ovalle, Región de Coquimbo, Chile.
(Universidad de Concepción., 2021) Reyes Benavides, Angélica Anastasia; Novoselov, Alexey A.
El tranque de relave y escoria La Cocinera corresponde a uno de los 757 depósitos artificiales de este tipo existentes en Chile, ubicado en las cercanías de la comuna de Ovalle, actualmente es propiedad de ENAMI. Dicho tranque ha recibido material tanto proveniente de la mina Panulcillo como de empresas de la pequeña y mediana minería de la zona, además de la planta de fundición de donde recibe las escorias. El presente estudio se acota al más antiguo de los tres tranques que conforman La Cocinera, el cual se compone principalmente por escoria y posee una edad que ronda los 100 años. El objetivo principal es averiguar el comportamiento de los elementos tóxicos correspondientes a As, Sb, Pb, Cd, Co, Cr, Cu, Mo y Zn que se alojan en minerales post-deposicionales del relave, a partir de la caracterización de las asociaciones minerales presentes en la superficie (≤ 2 cm) del tranque. Esto se realiza mediante la observación en SEM y QEMSCAN, donde se reconocieron minerales secundarios como schwertmannita, yeso, jarosita-natrojarotita, mirabilita y una serie de soluciones solidas de epsomita-chalcantita. Junto con ello, se identifican los elementos tóxicos considerados para el estudio en análisis químicos correspondientes a fluorescencia de rayos X e ICP-OES. Esta última técnica es la más exacta, ya que permite hacer una comparación respecto a los estándares normales de estos metales en los suelos. De este modo, se concluye que solo Sb cumple con los parámetros establecidos. Cadmio, arsénico, cromo, plomo superan el estándar de referencia, pero no son fuente de peligro para el medio ambiente, al contrario de cobre, cobalto y zinc que superan con creces el parámetro normal descrito para suelos sustentables en agricultura (parámetro holandés). A partir de SEM-EDS, se termina el posible origen de los elementos contaminantes, siendo estos principalmente la calcita, mineral transportado por el viento, y escorias descritas en el tranque. Finalmente se determinan las condiciones de precipitación de sulfatos en la superficie del relave mediante el modelamiento geoquímico-termodinámico en PHREEQC, estableciendo 4 etapas de mineralización: dirigida por la disolución de sulfuros, oxidación de los fluidos en el contacto de nivel freático con el aire atmosférico, la etapa inicial de la mineralización y la concentración evaporíticas avanzada. Para la temperatura media del sector correspondiente a 15°C se establece una tendencia en el cambio de pH desde 3,3 a 8,5 y potencial redox (pe- ) de -1 a 14, pasando de un ambiente ácido y reducido controlado por la disolución de pirita a uno neutro-alcalino con condiciones oxidantes controlado por el exceso de calcita y el oxígeno del aire. El contenido de los elementos tóxicos se controla por minerales secundarios precipitados a cada una de las cuatro etapas simuladas. Inicialmente, en 0 y 1, los elementos de riesgo se acumulan en el fluido y no se incorporan a los minerales. En 2, según cálculos termodinámicos pueden precipitar minerales de cromo y plomo, junto a otros minerales conformados por este último elemento como carbonatos y haluros. En calcita se reconoce antimonio y arsénico y en etapa 3, en la estructura cristalina de la solución solida de la serie epsomita-chalcantita se describe cobalto, cobre y zinc. Las partículas generadas por las superficies que incluyen este tipo de costras se deben considerar debido a que pueden provocar un efecto negativo en los sectores aledaños, ya que pueden ser transportadas por la acción del viento.
Conflictos ambientales relacionados a la hidrogeología de humedales San Pedro-Coronel y carreteras Puente Industrial y Pie de Monte.
(Universidad de Concepción., 2021) Cartes Vega, Belén Carmen; Figueroa Jara, Juan Ricardo
El área de estudio se ubica en la región de Biobío ( 36°49’56’’ – 37°04’14’’ latitud Sur y los 73°04’47’’ – 73°13’55’’ longitud Oeste), en las comunas de Coronel y San Pedro de la Paz, litológicamente se constituye primero por rocas metamórficas de edad paleozoicas y Pérmico Triásico, pertenecientes a las Series Occidental y Oriental y la Unidad Patagua el Venado, rocas más jóvenes y afectadas por un metamorfismo de muy bajo grado. Ambas unidades afloran en la codillera Nahuelbuta, es decir, en el extremo oriental del área de estudio y presentan una importancia hidrogeológica muy baja, debido a que se componen de filitas, esquistos y metapelitas, rocas de permeabilidad muy baja. El segundo tipo litológico presente son rocas sedimentarias de las formaciones Pilpilco, Curanilahue y los estratos Molino el Sol. Las formaciones Pilpilco y Curanilahue se ubican al sur del área de estudio, y corresponden a areniscas de grano fino a medio y lutitas con niveles de carbón; cuya importancia hidrogeológica se puede clasificar como baja. En cambio, los estratos Molino el Sol son cuarzoarenitas semiconsolidadas, de grano medio a grueso, su poca cohesión y granulometría permite que tenga una importancia hidrogeológica media. El tercer y último tipo litológico está conformado por los depósitos cuaternarios, compuestos de arenas de grano fino a grueso, heterogéneamente distribuidas en la cuenca, alcanzando una potencia máxima de hasta los 200 m en la zona sur del área, las que se reconocen como la unidad hidrogeológica más eficiente y la que conforma los acuíferos presentes en el área de estudio. El catastro de captaciones dentro del acuífero es de 72 pozos, con valores de caudal de extracción que fluctúan entre 0,08 l/s a 110,00 l/s y un promedio de 16,30 l/s. Los objetivos de la investigación son evaluar el impacto ambiental en la hidrogeología de los proyectos: Puente industrial y Pie de Monte. Para esto se desarrolló un modelo 3D con el software Visual Modflow para la comuna de San Pedro de la Paz. Considerando que solo se tuvo acceso al estudio ambiental del Puente industrial (2017), se utilizó esta información para definir dos escenarios posibles, uno donde se disminuirá la cota topográfica en 0,3 m aproximadamente debido la técnica de mejoramiento de suelo y excavación. Y la otra alternativa evaluada donde aumente la cota topográfica en aproximadamente 1 m producto del uso de terraplenes y relleno de superficie. Con estas consideraciones se observó en la simulación que no hubo cambios en la dirección de aguas subterráneas, pero si en el nivel freático. Para el caso de aumento de cota se observa que la zona sureste del modelo, sector Los Guindos, y en el sector de Boca sur viejo, el nivel freático que intercepta la superficie del terreno disminuiría, lo que es desventajoso para la asociación de Productores de Hortalizas de San Pedro de la Paz, debido a que se dificultara el consumo de aguas por parte de las raíces de las hortalizas. Mientras en el escenario de excavaciones y mejoramiento de suelo, se reduce en 0,3 m la topografía. Observando que en el sector de Boca sur viejo la superficie de intersección entre el nivel freático y la topografía se amplía, lo que se traduce en encharcamientos en el sector. Mediante un balance hídrico se observó que producto de los proyectos viales la subcuenca Los Batros aumenta en 0,14 mm/a la escorrentía superficial, disminuye en 0,12 mm/a su recarga y en 0,03 la evapotranspiración real. La subcuenca Junquillar- La Posada aumenta en 0,21 mm/a su escorrentía superficial y disminuye su recarga en 0,4 mm/a, su evapotranspiración real no tiene variaciones. Es necesario orientar las políticas urbanas a conservar la biodiversidad y los servicios ecosistémicos que brindan espacios como humedales, que son favorables para la recarga del acuífero y además de incentivar la fiscalización de los caudales otorgados en el área.
Factibilidad de aplicación de enfoque bimrock para la evaluación de propiedades geomecánicas de materiales granulares gruesos.
(Universidad de Concepción., 2021) Torres Méndez, Camila Soledad; Quezada Flory, Jorge Andrés; Dorador Ortiz, Leonardo
Los materiales granulares gruesos (MGG) son suelos muy estudiados en el ámbito geotécnico, ya que existen ciudades asentadas sobre ellos, componen enrocados (pilas de lixiviación, balastos de vías férreas), los cuales sirven para proyectos mineros u obras civiles. Se clasifican en dos grandes grupos dependiendo del origen de sus sedimentos: tipo 1 y tipo 2. El análisis geomecánico de los MGG requiere de instrumentos de gran dimensión y tiempo para realizar ensayos, aunque también existen métodos de escalamiento que intentan replicar las propiedades del material, pero a menor tamaño. Sin embargo, en ocasiones resulta complejo ya que los clastos pueden alcanzar tamaños del orden de metros. A partir de lo anterior, es que resulta atractivo buscar otras metodologías para estimar los parámetros de resistencia al corte, y en lo posible, que no necesite de instrumental extra. En este análisis se propone abarcar el enfoque de estudio bimrock o bimrock no consolidado (bimsoil). En esta investigación se abordan todos los parámetros que resultan importantes en la caracterización de MGG y su relación con el ángulo de fricción interna y cohesión (resistencia al corte) a medida que van cambiando. Tomando en cuenta estos antecedentes, se realizó una correlación entre MGG tipo 2 y bimrock no consolidados. Para ahondar en el enfoque de estimación de resistencia al corte de bimrock no consolidados se describieron en detalle las variables a tener en consideración, resultando la más importante de ellas la proporción volumétrica de bloques. Kalender et al (2014) propone una metodología que consiste en calcular ϕ cohesión y resistencia a la compresión uniaxial (UCS) a partir de fórmulas. Al emplear estas expresiones matemáticas y comparar los resultados con datos reales de ensayos de laboratorio e in situ encontrados en la literatura, se observó que no funciona correctamente para este tipo de materiales. Por lo tanto, se plantea una calibración de las ecuaciones. No obstante, se debe considerar que los materiales en estudio no presentan una resistencia estable, es decir, las condiciones de fallo varían de acuerdo con la cantidad de agua, presión, y otras características. Posteriormente, se buscaron los valores de ángulo de fricción máximo, por lo que se elaboraron círculos de Mohr para obtener estos datos, y con esto volver a calibrar la ecuación, complementando con el Ábaco de Leps (1970). En el presente estudio se propone una fórmula recalibrada para el cálculo de ángulo de fricción de MGG con variables que se pueden obtener de la observación y trabajo de campo, lo que implicaría la posibilidad de calcular una primera estimación de los valores de resistencia al corte del material a estudiar sin necesidad de equipos. Sin embargo, se recomienda realizar ensayos de laboratorio o métodos de escalamiento para complementar este método.
Geoconservación en los valles exploradores y leones (Campo de hielo Norte región de Aysén Chile) inventario, cuantificación, medidas de protección y divulgación.
(Universidad de Concepción., 2018) Andrade Andrade, Felipe Sebastián; González Martínez, Abraham Elías
La región de Aysén del General Carlos Ibáñez del Campo posee una historia geológica de más 300 Ma y una diversidad de procesos y elementos geológicos que la hacen única a nivel mundial. Un ejemplo de esta situación es Campo de Hielo Norte, la masa de hielo continental más cercana a la línea del Ecuador, con aprox. 4.200 km2 de superficie. Con la finalidad de contribuir al entendimiento geológico de Campo de Hielo Norte, junto con conservarlo y divulgarlo para el conocimiento y disfrute de la comunidad, en el siguiente trabajo se seleccionó, caracterizó y cuantificó sitios de especial interés científico (geositios) en los valles Exploradores y Leones, dos valles modelados por glaciares que bajan desde su zona nororiental y cuyos ríos desembocan en la ribera suroeste del lago General Carrera, una mega-estructura lacustre que corta la Cordillera de los Andes. La selección de los geositios respondió a 4 criterios cualitativos: i) Contenido científico; ii) Integridad; iii) Rareza; iv) Representatividad; junto con buscar que todos los elementos y procesos de la diversidad geológica presentes en los valles estuviesen homogéneamente incorporados en el inventario. Para tales efectos se realizó un trabajo exhaustivo de recopilación de antecedentes científicos publicados, entrevistas con entendidos de la geología de la zona, y 30 días de trabajo efectivo en terreno. Las actividades antes nombradas permitieron seleccionar 16 geositios, 9 en el valle Leones y 7 en el valle Exploradores, los cuales fueron caracterizados en detalle respecto a su geología. Posteriormente, y con el objetivo de entregar antecedentes para futuros planes de conservación de los geositios ya caracterizados, éstos fueron evaluados de forma cuantifica respecto a sus potenciales usos científico y turístico, además de su potencial riesgo de degradación. El geositio que obtuvo el mayor puntaje en su uso científico es el “Depósito de vaciamiento abrupto del lago proglaciar Mapuche”, razón por la cual fue postulado (y aceptado) al inventario de patrimonio geológico liderado por la Sociedad Geológica de Chile. El geositio que obtuvo el mayor ranking de uso turístico y riesgo de degradación es el Santuario de la Naturaleza Capillas de Mármol, razones que motivaron la presentación de una propuesta formal al Consejo de Monumentos Nacionales de redefinición de los límites del Santuario, y la confección y publicación de una “Guía explicativa de la geología del Santuario de la Naturaleza Capillas de Mármol” cuyo público objetivo son los operadores turísticos locales.

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