4.05 - Geología e Hidrogeología Parte A

Consorcio GEOCONSULT GRIMAUX- GEODATA Cerrito 1136 6 piso (C1010 AAX) Buenos Aires Rep. Argentina

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4.5 Geologa e Hidrogeologa

Corredor Biocenico Central Estudio de Factibilidad Tcnica

Econmica y Financiera


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I n d i c e

P a r t e A T n e l d e B a j a A l t u r a

1 INTRODUCCIN ............................................................................................................ 9

2 METODOLOGA........................................................................................................... 14 2.1 Alcance Metodolgico del Trabajo .................................................................... 14 2.2 Descripcin de la Metodologa Organizacional del Trabajo.............................. 16

3 RESEA GENERAL DE LA SITUACIN GEOLGICA - GEOMORFOLGICA ........................ 18

4 HIDROGEOLOGA Y GEOTERMIA.................................................................................. 22 4.1 Hidrogeologa.................................................................................................... 22 4.1.1 Metodologa .................................................................................................... 22 4.1.2 Hiptesis e incertidumbres ............................................................................. 22 4.1.3 Geografa e Hidrografa .................................................................................. 22 4.1.4 Hidrologa ....................................................................................................... 24 4.1.5 Observaciones en Terreno y Parmetros de Arroyos y Manantiales ............. 29 4.1.6 Hidroqumica................................................................................................... 33 4.1.7 Modelo Hidrogeolgico Conceptual................................................................ 37 4.1.8 Modelos del Manantial de Agua Termal de Puente del Inca .......................... 38 4.2 Geotermometra en Puente del Inca (Manantial 016) ....................................... 44 4.2.1 Consecuencias que surgen de un gradiente geotermal elevado.................... 45 4.3 Estimacin de Caudales de Infiltracin en el Tnel .......................................... 45 4.4 Impactos relacionados con la infiltracin en tneles y resultados de la

depresin del nivel fretico ............................................................................... 48 4.5 Agresividad del Hormign ................................................................................. 48 4.5.1 Introduccin .................................................................................................... 48 4.5.2 Normativa Argentina ....................................................................................... 48 4.5.3 Normativa Chilena .......................................................................................... 51 4.6 Concrecin del sistema de Drenaje .................................................................. 51

5 ARQUITECTURA TECTNICA Y GEOLOGA ESTRUCTURAL............................................. 51

6 UNIDADES LITOLGICAS............................................................................................. 55 6.1 Formacin Alto Tupungato................................................................................ 56 6.2 Granitoides Prmicos........................................................................................ 56 6.3 Formacin Choiyoi ............................................................................................ 57 6.4 Formacin Manga ............................................................................................. 57 6.5 Formacin Auquilco / Yeso Principal ................................................................ 57 6.6 Formacin Tordillo / Formacin Ro Damas ..................................................... 58 6.7 Formacin Vaca Muerta / Formacin San Jos Grupo Mendoza .................. 58 6.8 Formacin Diamante / Cristo Redentor............................................................. 60 6.9 Formacin Juncal / Formacin Los Pelambres................................................. 61 6.10 Formacin Agua de la Piedra ....................................................................... 62 6.11 Formacin Farellones................................................................................... 62 6.12 Depsitos cuaternarios................................................................................. 63


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7 RESEA DE LAS CONDICIONES TECTNICAS Y SSMICAS............................................. 65 7.1 Generalidades................................................................................................... 65 7.2 Actividad Tectnica en el Sector de Proyecto del Tnel de Baja Altura ........... 67

8 TIPOS DE ROCAS Y SUELOS ....................................................................................... 68 8.1 Rocas Volcnicas y Volcanoclsticas ............................................................... 68 8.1.1 Andesita.......................................................................................................... 69 8.1.2 Basalto............................................................................................................ 69 8.1.3 Rocas Volcanoclsticas (Brecha, Arenisca) ................................................... 70 8.1.4 Ignimbritas ...................................................................................................... 70 8.1.5 Riolitas ............................................................................................................ 70 8.2 Rocas Plutnicas .............................................................................................. 71 8.2.1 Granitos, Granodioritas y Tonalitas ................................................................ 71 8.2.2 Granodioritas .................................................................................................. 72 8.3 Rocas Sedimentarias ........................................................................................ 72 8.3.1 Lutitas ............................................................................................................. 72 8.3.2 Margas............................................................................................................ 72 8.3.3 Arenisca.......................................................................................................... 73 8.3.4 Conglomerados .............................................................................................. 73 8.3.5 Calizas ............................................................................................................ 74 8.3.6 Anhidrita y Yeso.............................................................................................. 74 8.4 Suelos ............................................................................................................... 74

9 TIPOS DE MACIZOS ROCOSOS (TMR)......................................................................... 76 9.1 TMR 1 - Rocas volcnicas o plutnicas, poco meteorizadas y

fracturadas ........................................................................................................ 76 9.2 TMR 2 - Rocas volcnicas o plutnicas, moderadamente meteorizadas

y fracturadas ..................................................................................................... 76 9.3 TMR 3 - Rocas volcnicas o plutnicas, intensamente meteorizadas y

fracturadas ........................................................................................................ 76 9.4 TMR 4 - Lutitas o Marlas, moderadamente meteorizadas y fracturadas .......... 77 9.5 TMR 5 Lutitas o Marlas, altamente meteorizadas y fracturadas.................... 77 9.6 TMR 6 Areniscas o Conglomerados, levemente meteorizados y

fracturados ........................................................................................................ 77 9.7 TMR 7 - Areniscas o Conglomerados, moderadamente meteorizados y

fracturados ........................................................................................................ 78 9.8 TMR 8 - Areniscas o Conglomerados, altamente meteorizados y

fracturados ........................................................................................................ 78 9.9 TMR 9 Calizas, moderadamente meteorizadas y fracturadas ....................... 78 9.10 TMR 10 Calizas, Altamente meteorizadas y fracturadas .......................... 79 9.11 TMR 11 Anhidrita....................................................................................... 79 9.12 TMR 12 Yeso............................................................................................. 79 9.13 TMR 13 Rocas Salinas (Haselgebirge) ..................................................... 79 9.14 TMR 14 Zonas de Falla ............................................................................. 80

10 TIPOS DE COMPORTAMIENTO DE MACIZOS ROCOSOS ................................................. 81

11 DESCRIPCIN DEL CORREDOR ................................................................................... 84 11.1 Sector Ro Blanco Juncal .......................................................................... 84 11.1.1 Los Trazados ............................................................................................. 84 11.1.2 Geologa..................................................................................................... 84 11.1.3 Tectnica.................................................................................................... 87


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11.1.4 Hidrogeologa............................................................................................. 87 11.1.5 Comportamiento del macizo rocoso........................................................... 88 11.1.6 Procesos .................................................................................................... 88 11.1.7 Riesgos ...................................................................................................... 88 11.2 Sector Juncal Quebrada Navarro .............................................................. 89 11.2.1 Los trazados............................................................................................... 89 11.2.2 Geologa..................................................................................................... 89 11.2.3 Tectnica.................................................................................................... 90 11.2.4 Hidrogeologa............................................................................................. 90 11.2.5 Geotermia .................................................................................................. 91 11.2.6 Comportamiento del macizo rocoso........................................................... 91 11.3 Sector Quebrada Navarro Los Horcones .................................................. 91 11.3.1 Los trazados............................................................................................... 91 11.3.2 Geologa..................................................................................................... 92 11.3.3 Tectnica.................................................................................................... 92 11.3.4 Hidrogeologa............................................................................................. 94 11.3.5 Geotermia .................................................................................................. 94 11.3.6 Comportamiento del macizo rocoso........................................................... 94 11.4 Sector Los Horcones Punta de Vacas....................................................... 95 11.4.1 Los trazados............................................................................................... 95 11.4.2 Geologa..................................................................................................... 95 11.4.3 Tectnica.................................................................................................... 95 11.4.4 Hidrogeologa............................................................................................. 96 11.4.5 Geotermia .................................................................................................. 96 11.4.6 Comportamiento del macizo rocoso........................................................... 96

12 RIESGO E INCERTIDUMBRE......................................................................................... 97 12.1 Otros eventos de riesgos identificados......................................................... 97 12.2 Caracterizacin de riesgos tpicos para tneles......................................... 100

13 PROGRAMA DE INVESTIGACIN................................................................................. 105 13.1 Introduccin................................................................................................ 105 13.2 Sub-Fase 1a............................................................................................... 106 13.2.1 Investigaciones hidrogeolgicas .............................................................. 106 13.2.2 Programa de sondajes y ensayos en terreno .......................................... 109 13.2.3 Programa de ensayos geomecnicos sobre testigos y muestras de

rocas ............................................................................................................. 113

14 CONSIDERACIONES FINALES .................................................................................... 114

15 ANTECEDENTES....................................................................................................... 116


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Anexos Parte A

Pg.

Anexo 1 Fotodocumentacin 120

Anexo 2 Documentacin de afloramientos 139

Anexo 3 Parmetros in-situ de manantiales y arroyos 225

Anexo 4 Anlisis qumicos de aguas de manantiales y arroyos, incluyendo istopos 309

Anexo 5 Muestras de rocas 329

Anexo 6 Resultados de ensayos mecnicos de rocas 333

Anexo 7 Resultados de investigaciones de cortes delgados 335

Anexo 8 Riesgos - Galera de Fotos Ilustrativas 386

Anexo 9 Planos 396

Carta geolgica 1:25.000 Hoja 1

Carta geolgica 1:25.000 Hoja 2

Carta geolgica cuarternaria - Saladillo-Juncal 1:20.000

Carta hidrogeolgica 1:25.000 Hoja 1

Carta hidrogeolgica 1:25.000 Hoja 2

Seccin longitudinal Alternativa 5

Seccin longitudinal Alternativa 8

Seccin longitudinal Alternativa 10a


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PARTE A Tnel de Baja Altura

Corredor Biocenico Central Estudio de Factibilidad Tcnica Econmica y Financiera Geologa e Hidrogeologa - Parte A Tnel de Baja Altura


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SINTESIS OBJETIVOS El presente Informe Final Geolgico Geotcnico e Hidrogeolgico tiene como objetivo desarrollar a nivel de factibilidad un modelo geolgico-geotcnico e hidrogeolgico para el sector de alta cordillera entre las localidades de Punta de Vacas, Argentina, y Ro Blanco, Chile, dentro del cul se emplazar el tnel de baja altura internacional como obra de infraestructura central de gran envergadura del presente proyecto. Los objetivos parciales que se fueron cumpliendo dentro del marco de trabajo que se recoge en el presente informe fueron la ejecucin de una cartografa superficial geolgico-geotcnica e hidrogeolgica a escala 1:10.000, la recoleccin de muestras de rocas representativas de las formaciones geolgicas que sern atravesadas por el tnel y la posterior ejecucin de ensayos geomecnicos, la toma de muestras de agua para desarrollar estudios qumicos, para su posterior empleo en los anlisis hidrogeolgicos, la compilacin e interpretacin de toda esta informacin, elaborando as un primer modelo geolgico-geotcnico e hidrogeolgico del sector, y finalmente, el anlisis de los trazados seleccionados como parte del estudio del tnel de baja altura, con elaboracin de cortes geolgicos longitudinales y transversales de stos y una primera caracterizacin geotcnica en trmino de tipos geotcnicos de comportamiento del macizo. Asimismo, con toda la informacin interpretada, fue elaborado un programa de investigaciones subsuperficiales para el sector de alta cordillera asociado a las alternativas de tnel de baja altura en estudio, preparndose adems los documentos de precalificacin y pliego tcnico para las empresas contratistas de estas actividades.

CONCLUSIONES Del anlisis efectuado puede concluirse que se ha podido llegar a una buena comprensin de la situacin geolgica e hidrogeolgica a nivel general del sector de proyecto a lo largo del cul se implementar un tnel de baja altura. No obstante esta realidad, es tambin un hecho, que para un sector cordillerano tan largo y con tantos fenmenos particulares y presencia de formaciones diferentes, todo avance en el reconocimiento, anlisis e interpretacin de las condiciones existen-tes significa al mismo tiempo el surgimiento de nuevas preguntas para una comprensin ms aca-bada de la arquitectura geolgica. Una parte importante de las preguntas y dudas que se tienen en la actualidad se podrn responder total o parcialmente a travs de la siguiente etapa de investi-gaciones de profundidad, prevista para el desarrollo de la siguiente fase de Anteproyecto. La eje-cucin de la totalidad de las medidas exploratorias de profundidad propuestas en este informe ser fundamental para lograr un nivel de certidumbre en la caracterizacin geolgica y pronsticos geotcnicos e hidrogeolgicos que se requieren para poder desarrollar el diseo de las obras subterrneas, optimizar el emplazamiento del trazado planialtimtrico del tnel y sus cavidades subterrneas de mayor envergadura, seleccionar los mtodos constructivos de construccin minera ms apropiados, estimar las medidas de soporte tanto en tipologa como en capacidad de carga y tener as informacin suficiente para poder llegar a elaborar un presupuesto ms ajustado de los costos de inversin de obra civil de la obra central de este proyecto, el tnel de baja altura.

INFORMES RELACIONADOS En el desarrollo de este informe se tom en cuenta la informacin del siguiente informe: 4.6 Estudio de Tneles



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1 INTRODUCCIN

El presente informe geolgico geotcnico e hidrogeolgico de la Fase I Estudio de Factibilidad del proyecto Ferrocarril Nuevo Trasandino Central se basa fundamentalmente en los trabajos de reconocimiento superficiales de terreno, efectuados a partir de inicios del mes de febrero de 2008, como as tambin resultados de laboratorio efectuados sobre muestras de agua y rocas tomadas en terreno. No se incluye en ste ninguna informacin proveniente de investigaciones o exploraciones del subsuelo a profundidad, ni tampoco investigaciones geossmicos o geoelctricas. La campaa de investigaciones subsuperficiales recin ser llevada a cabo a lo largo de la prxima temporada veraniega 2008 2009. Su concepcin y especificacin de tipo, cantidad y emplazamiento de las investigaciones en trmino de sondajes y perfiles geofsicos forma parte del alcance de la presente etapa de estudio, incluyndose por lo tanto stas dentro del presente informe.

En una primera fase de trabajo se efectu la revisin de los antecedentes geolgicos correspondientes al Estudio de Prefactibilidad Mejoramiento Conexin Internacional Zona Central (Chile) y la Regin de Cuyo (Argentina), desarrollado en los aos 1995 y 1996, los que fueron desarrollados para el tnel Juan Pablo II, contndose tambin con la participacin en calidad de Consultor del Sr. Alfred Fasching, el que lider los trabajos de geologa del citado estudio. Junto con el mencionado profesional, quin conoca personalmente la zona central de la cordillera gracias al trabajo de terreno desarrollado aos atrs, se organiz el presente trabajo de campo, dividindose el personal bsicamente en tres grupos, de los cuales dos recorrieron el sector chileno, alojndose en el Hotel Portillo, y el otro, el sector argentino, alojndose en el Hotel Ayeln, en el Sector de Penitentes (vase Figura 1).

Claudio Gallardo, Otto Wilko Simon,

Giorgio Hfer

Mirko Vendramini, Andrea Uttini,

Luca Soldo

Ludwig Fegerl, Emiliano Framarini,

Giorgio Hfer

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ReferenciasTrazado 10aTrazado 8Trazado 5

Geoconsult ZT GmbHGeodata S.p.A.Geoconsult Buenos Aires S.A.

Notas:Gelogo 1, Gelogo 2, Gelogo revisor.Hidrogeologa y coordinacin es responsabilidad de Geoconsult ZT GmbH.Consultor externo: Alfred Fasching.

Figura 1 Responsabilidades de mapeo en terreno.

El equipo que mape el sector chileno Juncal Alto hasta el Paso Cristo Redentor estuvo conformado por dos gelogos italianos, los Srs. Andrea Uttini, y Mirko Vendramini. El sector chileno Ro Blanco Juncal Alto fue mapeado por los gelogos Sr. Ludwig



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Fegerl, de Austria, y Sr. Emiliano Framarini, argentino. Los gelogos encargados del trabajo sobre el sector argentino fueron los Srs. Claudio Gallardo, chileno, residente en Argentina, y Wilko Simon, austraco, tambin residente en Argentina. El trabajo de campo de los citados profesionales fue complementado con el profesional de Geoconsult ZT GmbH, de Austria, Sr. Klaus Heimlich, en su funcin de hidrogelogo. El liderazgo de los trabajos estuvo a cargo del gelogo / hidrogelogo Giorgio Hfer, Jefe del departamento de Geologa e Hidrogeologa de la antes citada empresa en Austria. Los trabajos de campo se desarrollaron entre los das 10 de febrero y 28 de abril del presente ao. A partir del mes de mayo y hasta la fecha de entrega del presente informe se llev a cabo el proceso de anlisis de la informacin recogida en terreno y de los resultados de ensayos de laboratorios de mecnicas de roca y qumicos de agua.

Con el fin de poder traspasar la informacin de campo a documentos de proyecto, el Cliente suministr al grupo Consultor una restitucin topogrfica del sector de la cordillera, sobre la que se efectu el trabajo de mapeo geolgico e hidrogeolgico, teniendo ste como lmites geogrficos el sector de Ro Blanco, en Chile, y Punta de Vacas, en Argentina. Adicionalmente, el Cliente tambin provey al Consultor fotografas ortocorregidas del corredor del proyecto en el sector mencionado (Figura 2). Adems, se emple un imagen satelital, la que fue necesaria para poder abarcar todo el rea mapeado geolgicamente, dado que las antes citadas fotos se limitaban slo al corredor representado en Figura 2. Esta imagen (obtenida del estudio de Tecnicagua precedente) es de menor resolucin que las fotos, pero cubre toda la superficie mapeada (Figura 3). Con esta informacin se desarrollaron los planos en planta y cortes longitudinales que son parte de este informe.

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Figura 2 Fotografas ortocorregidas.



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Figura 3 Imagen satelital del estudio Tecnicagua.

Adicionalmente a la informacin de referencia brindada por parte del Cliente, se incorpor al trabajo interpretativo parte de este informe los trazados preliminares de las alternativas de tneles que forman parte del sector central de la cordillera entre los sectores de Ro Blanco y Punta de Vacas antes mencionados. En resumen, los datos caractersticos de los citados tneles son los que se incluyen en la siguiente tabla que integra la Figura 4 siguiente.

Figura 4 - Tabla con Datos Caractersticos de Tneles sobre Trazados A5, A8, A10 y A14.

En la Figura 5 se muestran en planta los 4 trazados que resultaron preliminarmente escogidos en la presente etapa de factibilidad, de un espectro ms amplio de posibles trazados en el sector de alta cordillera. Estos trazados se caracterizan por exhibir parmetros geomtricos y obras de infraestructura compatibles con el trazado y los modos de operacin ferroviarios posibles para un ferrocarril de carga de alta capacidad en la cordillera.



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Las alternativas A5, A8 y A14 tienen como lmite superior una pendiente longitudinal de mximo 2,5%. En cambio, la alternativa A10 tiene una pendiente mxima de 3%. La ltima exhibe el tnel de baja altura de menor longitud, teniendo la ventaja frente a las dems de atravesar con ste prioritariamente formaciones volcnicas, de mayor grado de competencia geotcnico. La contrapartida de esta alternativa es la de tener mayor longitud total, bsicamente porque para vencer las altas pendientes sobre el sector chileno, entre Ro Blanco y Juncal, requiere de todo una serie de tneles de ladera y de rulo, cuya razn central es la de alargar el trazado y reducir con ello la pendiente. Otra desventaja de la Alternativa A10 es la de tener varios sectores de trazado a cielo abierto en sectores de alta montaa, expuestos por lo tanto a los efectos climticos de invierno y riesgos asociados a las condiciones geomorfolgicas del terreno (avalanchas, rodados, aludes, cadas de roca, etc.)

Las dos alternativas de tneles de baja altura largos, es decir, la A5 y A8, exhiben trazados directos entre Ro Blanco y Punta de Vacas -tnel de baja altura mediante-, teniendo adems la ventaja de evitar en gran medida sectores de trazado a cielo abierto expuestos a los factores climticos y riesgos ya mencionados para la alternativa A10. La contrapartida de estos dos trazados es el cruce mediante tnel de formaciones de rocas blandas a muy blandas con coberturas elevadas, tal como lo es el caso en el sector argentino que se emplaza entre Puente del Inca y la Quebrada Cerro Navarro, caracterizado por rocas de tipo evaportico anhidrita, yeso y un gran nmero de fallas compresionales, asociadas a cabalgamientos de una formacin sobre otra. La alternativa A14 busca reducir la pendiente longitudinal al 2,5%, manteniendo el tnel de baja altura lo ms corto posible, resultando ste de 22,1 km, como indicado en la Figura 4 anterior. En verdad, este trazado no posee grandes ventajas, en tanto que tiene una longitud total de tneles casi igual a la alternativa A8, cruzando las rocas blandas y teniendo una longitud total de trazado mucho ms alta que las alternativas de tneles largos A8 y A5.



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Trazado A5

Trazado A8

Trazado A10

Trazado A14

Figura 5 Alternativas de Trazado Preseleccionadas a Nivel de Factibilidad.



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2 METODOLOGA

2.1 Alcance Metodolgico del Trabajo

Conjuntamente con la revisin crtica de antecedentes existentes (mapas geolgicos, bibliografa etc.) se ha realizado el trabajo geolgico de campo en escala 1:10.000 respectivamente 1:50.000. El estudio se ha basado en la definicin de un Marco Geolgico de Referencia (Soldo, 2005) y en la verificacin de los mbitos de incertidumbre y aspectos crticos reconocidos previamente.

La programacin de este estudio y el mtodo con el que se ha desarrollado, se han elegido segn los principales factores condicionantes, entre los cuales se consideran: el tiempo disponible y la eficacia y adecuacin a la finalidad del proyecto.

Adems, cabe sealar que en esta fase del proyecto, sin la disponibilidad de sondeos especficos y ensayos in situ, no se pueden reducir a cero el nivel de incertidumbre.

Durante el trabajo de campo, se han realizado, junto al mapeo geolgico, anlisis geolgico-estructurales de detalle de los afloramientos ms relevantes en los sectores de:

Saladillo Juncal Alto (Chile) Portillo Caracoles (Chile), Las Cuevas (Argentina) y a lo largo de la ruta

internacional Chile-Argentina;

Paso del Cristo Redentor y Cerro Santa Elena (frontera Chile-Argentina); Quebrada de Navarro (Chile y Argentina) y Quebrada de Mardones (Chile); Valle del Ro Juncal (Chile portal oeste) y Valle del Ro las Cuevas (Argentina

portal este);

Valle del Ro Aconcagua (la ruta de afluencia de Chile) y Ro Blanco; Las investigaciones de campo se han realizado a fin de conocer la arquitectura geolgica y estructural del rea de proyecto incluyendo los sistemas de pliegues, de fallas y de discontinuidades regionales.

Los levantamientos se han desarrollado segn los mtodos clsicos de la geologa estructural (Ramsay, 1963; Ramsay, 1967; Hobbs et al., 1976; Ramsay & Huber, 1987).

En toda el rea se han identificado los litotipos y las secuencias litolgicas aflorantes a partir de las caractersticas petrogrficas y estratigrficas, as como los fenmenos de alteracin de las rocas; paralelamente se ha desarrollado el anlisis estructural. Para cada zona se han investigado los distintos sistemas de estructuras dctiles y frgiles pertenecientes a deformaciones sucesivas, y las relaciones de superposicin entre ellas.

La reconstruccin de las geometras se ha obtenido recolectando los datos de cada sistema de estructuras, como por ejemplo la orientacin de estructuras planares y



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lineares (planos de estratificacin, fallas, planos de diaclasamiento, ejes de pliegues, orientacin de cuerpos intrusivos).

El anlisis de la geometra de las estructuras tectnicas ha previsto dos fases distintas:

En la primera se describen las estructuras en dos y tres dimensiones con diferentes escalas de observacin.

En la segunda se han agrupado las mismas segn la fase de deformacin que las gener, esta clasificacin es posible gracias a criterios geomtricos como:

orientacin de las formas geomtricas (ejes de los pliegues, planos axiales, discontinuidades, cuerpos intrusivos);

estilo de las formas geomtricas: ste depende, por ejemplo, de la forma del pliegue, segn su disposicin transversal, cilindrismo y simetra;

relaciones de superposicin entre las generaciones de geometras reconocidas. En un contexto tectnico donde domina una deformacin de piel fina (thin-skinned deformation), como es el caso de este sector de los Andes, no es posible clasificar los elementos estructurales pertenecientes a una misma fase de deformacin por medio de paragnesis minerales especficas. Por lo tanto, el mtodo utilizado en este trabajo se ha basado principalmente en criterios geomtricos y crono-estratigrficos.

Los resultados de este proceso de investigacin se materializaron en mapas geolgico-estructurales con distintos grados de detalle para reconstruir la arquitectura de las estructuras relevantes, como por ejemplo la zona de pliegue y fallas del Paso del Cristo Redentor y la zona de cabalgamientos de la Quebrada de Navarro.

Conjuntamente a este anlisis estructural se ha desarrollado un estudio detallado de los sistemas de fallas y fracturas sobrepuestas a las geometras anteriormente mencionadas. La descripcin de las propiedades de los macizos rocosos se ha ajustado a los criterios geolgicos estructurales definidos por Ramsay (1987) y a los mtodos y requerimientos definidos por el ISRM Suggested Methods for Rock Characterisation, Testing and Monitoring (ISRM = International Society for Rock Mechanics, 1981).

Los resultados de la investigacin de campo han sido complementados a travs de un estudio de fotografas areas estereoscpicas y modelos digitales del terreno. Esta parte del estudio se constituye en un aporte imprescindible, sobre todo en un sector como ste, en dnde la deformacin tectnica es muy complicada, muy activa y deja una huella morfolgica muy evidente en un territorio sin vegetacin.

El estudio de los sistemas de fracturacin completa las informaciones sobre la deformacin que acta en la disposicin de los cuerpos geolgicos. A estos sistemas se pueden atribuir los desplazamientos de distinta magnitud de los pliegues y de las fallas ms antiguas.

Segn su buzamiento y sus dems caractersticas, las discontinuidades definen distintos dominios estructurales. En cada dominio, los macizos rocosos se clasifican segn el nivel de fracturacin, habindose definido modelos de referencia generales.



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Para cada modelo se redacta una ficha de descripcin, en dnde se destacan los elementos geolgicos y geomecnicos significativos para el diseo de la obra.

Las investigaciones realizadas ofrecen una clave de interpretacin fundamental para la caracterizacin del comportamiento geomecnico de los macizos rocosos.

2.2 Descripcin de la Metodologa Organizacional del Trabajo

La metodologa de trabajo desarrollada consta de las siguientes actividades.

- Revisin de antecedentes existentes y preparacin del trabajo en terreno: esta actividad se realiz bsicamente en Austria, focalizndose en el programa de trabajo de campo para el tnel de baja altura; se incluy el estudio y actualizacin de la informacin existente del modelo geolgico espacial, sobre cuya base se continu con la interpretacin; una vez reunido el equipo de gelogos de terreno en Mendoza, Argentina, se efectu una visita conjunta a todo el rea de estudio y se definieron los detalles organizativos y logsticos del trabajo de mapeo en terreno.

- Organizacin del trabajo en terreno: se crearon dos grupos de gelogos de campo, cada uno compuesto por dos gelogos. De la seccin Juncal Alto Quebrada Navarro trabajaron prioritariamente los dos gelogos de la empresa Geodata, de Italia, mientras que del lado argentino y la seccin Saladillo Juncal Alto lo hicieron los gelogos de las empresas Geoconsult Buenos Aires S.A. y GEOCONSULT ZT GmbH. Por parte de ste ltima de Austria participaron tambin un hidrogelogo, un gelogo y un gelogo practicante, el ltimo ciudadano alemn. El Consultor Alfred Fasching particip del trabajo haciendo dos visitas de 1 semana cada una, una de las cules se hizo al comienzo, en el mes de febrero, mientras que la otra fue en abril. El jefe de geologa de la empresa Geoconsult ZT GmbH, de Austria, cumpli la funcin de jefe de proyecto, efectuando 4 visitas a lo largo del perodo de trabajo en terreno. Su funcin consisti en orientar el trabajo, haciendo tambin un control de calidad de los gelogos de campo y ajustes en la estrategia, siempre que fue considerado oportuno, en vista a los resultados parciales evidenciados.

- Mtodo de trabajo en terreno: durante el trabajo de campo se desarroll un trabajo interactivo de toma de datos en terreno y registro de la informacin recolectada en cartas escala 1:10.000. Asimismo, conforme avanz el trabajo y los registros tomados, se llevaron a cabo interpretaciones preliminares, a fin de hacer ajustes de la campaa y de reorientar el trabajo, hacindolo as lo ms eficiente posible.

- Etapa de interpretacin y documentacin en gabinete: Terminados los trabajos de cartografa geolgica e hidrogeolgica en el terreno y enviadas las muestras de agua y fragmentos de roca a los laboratorios, se comenz con la etapa de anlisis, interpretacin y documentacin de toda la informacin recolectada. Los trabajos de gabinete se desarrollaron en 2 etapas: la primera, en forma separada por parte de cada uno de los grupos de 2 gelogos que trabajaron conjuntamente en terreno (en las oficinas de cada una de las 3 empresas participantes en este rea de trabajo), y la segunda, en las oficinas centrales de la empresa Geoconsult ZT GmbH en Austria, siendo all en dnde se efectu la integracin de toda la informacin, el ingreso de sta a un modelo GIS, la preparacin de los cortes geolgico-geotcnicos longitudinales y la preparacin de la propuesta del programa de investigacin de profundidad del verano 2008-2009. La etapa de edicin y redaccin



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final de planos e informes geolgicos se llev a cabo en las oficinas de Geoconsult Buenos Aires S.A. Una parte central en la interpretacin del modelo geolgico e hidrogeolgico fueron los ensayos de mecnica de rocas y de anlisis qumicos y de istopos en aguas de manantiales y arroyos del rea de proyecto. Estos resultados son los nicos valores cuantitativos actualmente existentes, constituyndose en valores de referencia importantes para la interpretacin de los flujos de agua subterrnea en los macizos rocosos y el comportamiento geomecnico de stos durante la excavacin de un tnel a gran profundidad. En consecuencia, basado en la informacin citada, para cada una de las alternativas de trazado de tnel de baja altura en estudio a lo largo del estudio de factibilidad se desarroll una clasificacin geotcnica preliminar del macizo, como tambin una valoracin de los riesgos geotcnicos, tomndose para ello una cantidad predeterminada de eventos de dao posibles durante la construccin. Tanto la clasificacin geotcnica, dividida en 4 tipos de comportamiento bsicos, como los 13 eventos de riesgo predeterminados, fueron analizados sector por sector, definindose de esta forma zonas de comportamiento homogneo durante la excavacin. Con el anlisis descrito se har, en la siguiente fase de estudios de ingeniera de los tneles una estimacin preliminar de los sistemas de estabilizacin, mejora o contencin necesarios y las caractersticas de la excavacin. En definitiva, la caracterizacin en sectores de comportamiento homogneos a gran escala y el anlisis complementario de riesgos geotcnicos e hidrogeolgicos durante la excavacin tiene por objeto lograr una estimacin de costos de inversin de las obras subterrnea con un nivel de precisin adecuado al alcance de la presente Etapa I Estudio de Factibilidad.

- Emisin del informe final, con planos de planta, perfil longitudinal del tnel de baja altura y de las obras y taludes del trazado a cielo abierto. El informe final geolgico-geotcnico e hidrogeolgico para la Etapa I Estudio de Factibilidad se emiti para las 4 alternativas de trazado ferroviario en la alta cordillera, en virtud de que hasta el momento de su emisin oficialmente an no qued descartada fehacientemente ninguna de estas alternativas.



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3 RESEA GENERAL DE LA SITUACIN GEOLGICA - GEOMORFOLGICA

En el sector norte de la provincia de Mendoza (entre los paralelos 32 y 34S) pueden diferenciarse las siguientes unidades morfoestructurales, ordenadas de oeste a este (segn Regairaz et al. 1991):

Cordillera Principal con alturas sobre el nivel del mar de entre 5.000 y casi 7.000 m, fuertemente afectada por glaciaciones cuaternarias, con sedimentitas marinas y continentales, y vulcanitas jursicas, cretcicas y cenozoicas, emplazadas sobre un basamento permotrisico, mayormente magmtico.

Cordillera Frontal con alturas sobre el nivel del mar de entre 4.000 y 5.000 m, tambin modelada por glaciaciones cuaternarias, con extensos afloramientos del basamento permotrisico, debajo del cual se encuentran rocas sedimentarias marinas devnicas, carbonferas prmicas. Localmente se encuentran metamorfitas, probablemente precmbricas o eopaleozoicas, y sedimentos continentales terciarios.

Precordillera mendocina con alturas sobre el nivel del mar de entre 1.000 y 3.000 m de altitud, afectada por procesos periglaciales en sus partes elevadas y por erosin fluvial de clima rido a alturas bajas o medianas, con sedimentitas marinas paleozoicas y continentales terciarias.

Cerrillada Pedemontana montaas bajas o lomadas, con alturas sobre el nivel del mar de entre 800 y 1200 m, afectada por procesos fluviales ridos y con depsitos terciarios continentales plegados y fallados.

Llanura oriental Mendocina En estas cinco unidades morfoestructurales han determinado fallas de diferente tipo, magnitud, importancia y orientacin, que afectan a terrenos de edades comprendidas entre el Paleozoico y el Holoceno. Se han detectado fallas inversas, normales y, localmente, de desplazamiento de rumbo. Los desplazamientos observados varan entre varios km (en los sobrecorrimientos principales) y pocos cm, en fallas modernas. Se ha constatado que durante el Pleistoceno y el Holoceno en muchas fallas se han producido significativas y recurrentes reactivaciones.

En el sector central del rea de proyecto en estudio emplazado entre Punta de Vacas (Argentina) y Riecillo (Chile), a lo largo del cul se implementar el tnel de baja altura y otros posibles tneles complementarios, fundamentalmente se presentan rocas sedimentarias terrestres y marinas (conglomerados, brechas, lutitas, areniscas, carbonatos, evaporitas), rocas volcanoclsticas, volcnicas, como tambin en forma subordenada, rocas intrusivas (granitoides, granodioritas, diques volcnicos).

Desde un punto de vista estratigrfico la situacin es tal, que sobre un basamento de edad carbonfera (Formacin Alto Tupungato), se emplazan rocas mesozoicas de las Formaciones La Manga, Auquilco, Tordillo, Grupo Mendoza, como tambin de las Formaciones Cristo Redentor y Juncal. A lo largo del Mioceno se deposit la formacin Farellones, mientras que en el Prmico y en el Mioceno se produjeron intrusiones magmticas granitoides la secuencia estratigrfica descrita. A travs de la tabla Figura 6 se presenta un listado de las formaciones presentes en el rea de proyecto y los tipos de rocas integrantes.



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Desde un punto de vista regional, la situacin geolgica-geomorfolgica se presenta en la forma de una estructura de formaciones superpuestas producto de los plegamientos, deslizamientos y cabalgamientos generados por las fuerzas tectnicas del movimiento de placas de la corteza terrestre, con fallas y lineamientos de rumbo N-S y ngulos de buzamiento orientados hacia el oeste. Sobre la base de este modelo estructural se desprende que las formaciones ms antiguas (Fo. Alto Tupungato) se evidencien en el este y que las ms jvenes (Fo. Juncal) dominen en el sector occidental. Localmente se evidencian tambin plegamientos y discordancias / desplazamientos adicionales, los que dan lugar a un modelo de arquitectura geolgica del sector central de la Cordillera de los Andes bastante complejo.

En trmino de geologa estructural el rea de proyecto se caracteriza por la presencia de estratos inclinados en direccin oeste, variando el ngulo de buzamiento progresivamente desde el este, con valores desde aproximadamente 30, hasta aproximadamente 90 en el sector central y volviendo a disminuir progresivamente hasta el lmite oeste, en dnde vuelve a ser de aproximadamente 30. Debido a la accin tectnica compresiva con orientacin Oeste Este, las formaciones rocosas fueron comprimidas y deslizadas unas sobre otras, generando una estructura de caractersticas escamosas. Dentro de este contexto, la Formacin Auquilco, compuesta por rocas evaporticas (anhidrita, yeso, probablemente tambin sal), actu como plano de deslizamiento. El cordn de fallas de origen compresional que se origin a travs de esta accin se compone de una repeticin de secuencias estratigrficas, en parte incompletas, de las formaciones existentes en el rea. Adicionalmente a las citadas fallas compresionales existen otros elementos que son parte de un segundo sistema tectnico, como lo son las fallas del tipo dip slip faults o fallas inversas, teniendo stas rumbos con una orientacin Este Oeste. Estas zonas se alinean por sobre todo con el Ro Las Cuevas entre la localidad de Las Cuevas y la confluencia de ste con el Ro Tupungato, como tambin a lo largo de algunos sectores del Valle del Ro Juncal, en el lado chileno.



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Formaciones geolgicas Tipos de roca Basamento prejursico

Formacin Alto Tupungato alternancia de pelitas y areniscas; grauvacas homogneas

Granitoidos Prmicos Granitos, Granodioritos

Formacin Choiyoi flujos riolticos; ignimbritas; tobas Secuencia mesozoica

Formacin La Manga

conglomerados y areniscas ltico-cuarzosos; areniscas calcreas medianas a gruesas; calizas, exhiben fenmenos de brechamiento atribuidos a un episodio crstico

Formacin Auquilco / Yeso Principal

depsitos evaporticos (yeso, anhidrita) con intercalaciones pelticas y calcipeltas

Formacin Tordillo

lavas y cuerpos porfricos compuestos por basandesitas y andesitas augticas; intercalaciones volcanoclsticas andesticas; areniscas gruesas a medias; conglomerados

Grupo Mendoza (Formaciones Vaca Muerta, Quintuco, Mulichinco, Agrio

pelitas; pelitas calcreas; areniscas; areniscas finas; conglomerados; brechas volcnicas; tobas; calizas; evaporitas

Formacin Cristo Retendor / Diamante

areniscas finas a medias; conglomerados finos de procedencia volcnica; diques de volcanitas andesticas; niveles calcreos

Formacin Juncal brechas y aglomerados volcnicos; lavas y diques de composicin andestica hornblendfera y dactica; andesitas y basaltos; areniscas finas; calizas

Formacin Agua de la Piedra Conglomerados, Fanglomerados

Formacin Farrellones brechas andesticas, aglomerados y tobas, con intercalaciones de lavas andesticas y dacticas

Rocas intrusivas terciarias dacita; diorita; granodiorita

Depsitos cuarternarios sedimentos glaciarios, nivoglaciarios; de remocin en masa, aluviales y coluviales

Figura 6 - Tabla Estratigrfica del rea de Proyecto en Investigacin.



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Figura 7 Bloque modelo tpico de la regin del Aconcagua, provincia de Mendoza (Ramos-Yrigoyen 1987). Fo. Auquilco (en rojo).

La totalidad de la zona de alta montaa investigada se caracteriza morfolgicamente por su formacin glacial. La forma de los valles es, sin excepcin, la del tipo canaleta o bebedero. Los valles laterales, por su parte, en general se presentan como valles de ladera colgantes. La red de desage de valles principales en general se alinea con el sistema tectnico de gran escala.

Las bases de valles y los flancos de montaas en parte estn cubiertos con desprendimientos de roca de gran tamao. En grandes alturas, ms all de aproximadamente 3500 m sobre el nivel del mar, se han formado, tanto en valles expuestos hacia el norte como al sur se encuentran en forma localizada glaciares, los que avanzan hacia abajo hasta una altura de aproximadamente 3500 m s.n.m.



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4 HIDROGEOLOGA Y GEOTERMIA

4.1 Hidrogeologa

4.1.1 Metodologa

La extraccin de muestras y mediciones en terreno se llev a cabo entre el 20 de Febrero y 20 de Abril del 2008. Se recolectaron muestras de agua de 84 manantiales registrados en el rea de estudio, las que fueron analizadas en el laboratorio ALS, Laboratorio Ambientalista de Santiago, Chile. Los parmetros medidos, es decir, el PH, conductividad elctrica, temperatura y caudal fueron registrados en terreno. Los datos climticos fueron obtenidos de la Estadstica Climatolgica del Servicio Meteorolgico Nacional de Buenos Aires, para la estacin Puente del Inca (Coordenadas: 3249' - 6954'; Altura: 2720 m) y Cristo Redentor (Coordenadas: 3250' - 7005'; Altura: 3829 m).

4.1.2 Hiptesis e incertidumbres

Para la ejecucin del presente anlisis y pronstico hidrogeolgico no se cuenta con sondeos, ni con resultados de ensayos in situ sobre stos, ni con ninguna otra informacin de profundidad. En especial, la estimacin de posibles caudales de infiltracin de agua en el tnel tuvo que basarse en experiencia de proyectos similares e informacin extrada de bibliografa especializada. Por este motivo, algunas de las conclusiones presentadas como resultado de este estudio exhiben an un alto grado de incertidumbre.

4.1.3 Geografa e Hidrografa

El rea del proyecto se encuentra situada en la Cordillera de los Andes, provincia de Mendoza, Argentina y en la regin de Valparaso, Chile. ste rea puede ser caracterizada como muy montaosa, alcanzando alturas de 5185 msnm (Co. Tres Gemelos). El fondo de los valles se encuentra generalmente a elevaciones de entre 2500 msnm a 3000 msnm. Son comunes glaciares permanentes y campos de nieve en alturas por encima de aproximadamente 3500 m - Ver Figura 8.



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Figura 8 Mapa geogrfico e hidrogrfico del Sector entre Q. Juncal y Punta de Vacas.

El cordn central divisor de la Cordillera de los Andes entre Chile y Argentina define aproximadamente la divisoria de aguas en el rea. El ro Las Cuevas, que corre aproximadamente de oeste a este, es la principal corriente de descarga en el rea de proyecto del lado Argentino. Dicho Ro es alimentado en su recorrido por afluentes de gran envergadura como el Ro Navarro, el Ro Blanco y el Ro Horcones. En el lado Chileno, el Ro Juncal y el Ro Juncalillo drenan la parte oeste de la cordillera principal.

Como resultado de las condiciones climticas estacionales, la variacin del caudal de los arroyos y ros citados es bastante alta a lo largo de un ao calendario. Por el momento, no se dispone de informacin estadstica de las tendencias anuales de caudales de escurrimiento. No obstante, se sabe que los ros y arroyos principales permanentemente exhiben un caudal de agua. Se parte de la base que durante Septiembre y Octubre, temporada de derretimiento de las nieves acumuladas en invierno, la totalidad de la superficie derretida descarga en el Ro Las Cuevas y sus afluentes, alcanzndose en esta poca los valores mximos de caudal a lo largo de un ao.

Los siguientes parmetros fueron registrados al momento de ejecucin del estudio, (Tabla Figura 9):



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Ro Fecha

Caudal

(L/s) Conductividad

(S/cm) Temperatura

(C) pH

Rio de Las Cuevas

Las Cuevas 10/03/2008 1000-2000 - 8,4 8,31

Los Penitentes 10/03/2008 3000 - 9,8 8,25

Todo: Rio de Las Cuevas 10/03/2008 3000 - 8,5 8,21

Ro Navarro 28/02/2008 500-1000 335 8,8 8,05

Ro Blanco 20/02/2008 500-1000 1775 7,5 7,27

Ro Horcones 29/02/2008 500 243 6,1 8,02

Ro Juncal 12/03/2008 500-1000 - 7,8 8,22

Ro Juncalillo 12/03/2008 2000 - 4,7 8,41

Figura 9 Parmetros de los principales cursos de agua y ros en el rea del proyecto. Los valores de caudal indicados probablemente correspondan a los caudales base de los cursos y ros.

4.1.4 Hidrologa

4.1.4.1 Precipitaciones

En la estacin meteorolgica Puente del Inca la precipitacin promedio registrada es de aproximadamente 280 mm por ao Ver Tabla de Figura 10. No se tiene informacin exacta sobre precipitaciones en la estacin meteorolgica Cristo Redentor. No obstante, en un mapa de isohietas que incluye el rea de estudio (referencia Schrott - Figura 12), Se describe un incremento de las precipitaciones anuales hacia el este en la direccin del lmite argentino-chileno (divisoria de aguas principal). Inmediatamente al oeste de la divisoria de aguas principal (Chile) las precipitaciones anuales son de aproximadamente 740 mm y al este de la divisoria de aguas principal (Argentina) de aproximadamente 510 mm. En el rea que rodea el Cerro Tres Gemelos, las precipitaciones anuales son del orden de 800 mm a 900 mm.

Durante el invierno (Mayo a Agosto) ocurren las mximas precipitaciones. En Puente del Inca, el valor medio mensual de las precipitaciones oscila entre aproximadamente 30 mm a 95 mm; (Figura 11). Las precipitaciones mas bajas comnmente ocurren entre Diciembre y Febrero. En Puente del Inca es comn que no se produzca ningn registro de precipitacin por varias semanas. Valores mensuales de 0 mm a 5 mm son comunes para la estacin ms seca del ao (verano).



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Ao 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967

Suma (mm) 144,7 293,2 378,0 228,7 587,6 119,8 331,6 192,9 153,3

Ao 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976

Suma (mm) 133,4 281,6 169,6 158,6 543,3 339,2 479,5 219,4 177,4

Figura 10 Precipitaciones Anuales en Puente del Inca (1959-1976).

Figura 11 Distribucin del promedio mensual de precipitaciones (1959 a 1976), Puente del Inca.

Estacion Puente del IncaPerodo 1959-1976

0

20

40

60

80

100

E F M A M J J A S O N D

Meses

Pre

cipi

taci

ones

- va

lor m

edio

(mm

)



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Puente del Inca

Cristo Redentor

Puente del Inca

Cristo Redentor

Figura 12 Mapa de Isohietas describiendo las precipitaciones anuales en el rea de estudio. (Schrott 2002)

4.1.4.2 Temperatura del Aire

La temperatura promedio mensual del aire en Puente del Inca es aproximadamente de 8C y las temperaturas del aire extremas varan entre aproximadamente -10C a 28C a lo largo del ao Ver Tabla Figura 13 y Figura 14.

Temperatura C 1956-1976

hora valor

medio mediano mnimo mximo

9 hs 4,5 5,0 -9,8 27,6

15 hs 12,1 13,2 -9,0 27,8

21 hs 7,5 8,4 -9,8 24,0

promedio 8,0

Figura 13 Temperaturas promedio del aire, media, mxima y mnima en Puente del Inca (1956-1976).



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Figura 14 Tendencia de la temperatura del aire anual en Puente del Inca (1970-1971).

En el paso del Cristo Redentor, la temperatura del aire anual es mucho mas fra debido a la mayor elevacin. En los perodos de 1951 a 1960 y 1961 a 1970 se registraron temperaturas medias del aire de -1.8C y -1.6C respectivamente. Las temperaturas del aire extremas varan entre aproximadamente -25C y 20C a lo largo de un ao. En ambas estaciones meteorolgicas las temperaturas ms bajas fueron registradas generalmente en Junio/Julio y las ms altas durante Enero/Diciembre.


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

4.1 3.8 2.2 -1.3 -4.3 -6.7 -7.4 -6.5 -5.0 -4.1 0.3 3.1 -1.8


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

3.8 3.6 2.3 0.3 -2.3 -7.2 -6.4 -6.2 -5.2 -3.3 0.4 2.2 -1.6

Figura 15 Valores mensuales promedio de la temperatura en el Paso del Cristo Redentor (perodo 1951-1960 y 1961-1970).

Estacion Puente del IncaPerodo 1970-1971

-15,0

-10,0

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

01/01

/1970

01/02

/1970

01/03

/1970

01/04

/1970

01/05

/1970

01/06

/1970

01/07

/1970

01/08

/1970

01/09

/1970

01/10

/1970

01/11

/1970

01/12

/1970

01/01

/1971

01/02

/1971

01/03

/1971

01/04

/1971

01/05

/1971

01/06

/1971

01/07

/1971

01/08

/1971

01/09

/1971

01/10

/1971

01/11

/1971

01/12

/1971

Fecha

Tem

pera

tura

C

9 hora 15 hora21 hora



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4.1.4.3 Evapotranspiracin

La Evapotranspiracin es el agua de precipitacin perdida en un rea por el efecto combinado de evaporacin desde el suelo y transpiracin de la vegetacin. Usando el mtodo de TURC (ver Hlting 1996, pp. 30-31) se calcularon valores aproximados de evapotranspiracin para las siguientes reas ver Figura 16.

- rea al oeste de la divisoria principal llamada Cristo Redentor al oeste

- rea al este de la divisoria principal llamada Cristo Redentor al este

- reas en los alrededores de Puente del Inca

Temperatura Ao (C)

Precipitacin Ao (mm/a)

EvapotranspiracinAo (mm/a)

Cristo Redentor al oeste -1.7 740 244

Cristo Redentor al este -1.7 510 232

Puente del Inca 8.0 280 257

Figura 16 Valores aproximados de Evapotranspiracin en el rea de estudio (mtodo TURC).

4.1.4.4 Escurrimiento Superficial e Infiltracin (Flujo Subsuperficial)

El escurrimiento superficial es una funcin de la precipitacin (flujo total), la evapotranspiracin y la infiltracin (flujo subsuperficial). Generalmente, entre el 10% y el 40% del volumen de precipitaciones se infiltrar. La tasa de infiltracin tiene una gran dependencia de ciertos factores, como lo son las propiedades hidrulicas del suelo y las rocas y de la vegetacin existente que cubre el rea de estudio. Para los valores que se observan en la Tabla de la Figura 13, hemos asumido que el 20% de la precipitacin se infiltrar y contribuir al flujo subsuperficial.

Escurrimiento superficial

(mm/a)

Tasa de infiltracin

(mm/a)

Flujo Subsuperficial

(L/s/km2)

Cristo Redentor al oeste 397 99 3.1

Cristo Redentor al este 222 56 1.8

Puente del Inca 18 5 0.1

Figura 17 Valores aproximados de escurrimiento superf. y flujo subsuperficial (mtodo TURC).

El significado de estas aproximaciones relacionadas con la infiltracin de agua en el subsuelo y su escurrimiento en ste, expresado en trmino de posibles caudales mximos de infiltracin de agua en un tnel, es tratado en el Captulo 4.3- Estimacin de Caudales de Infiltracin en el Tnel.



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4.1.5 Observaciones en Terreno y Parmetros de Arroyos y Manantiales

En la actualidad, slo se dispone de mediciones aisladas de parmetros en arroyos y manantiales existentes en el rea de proyecto. Sin embargo, los manantiales y arroyos observados aparecen como si fueran permanentes y los parmetros medidos probablemente representen las condiciones de flujo base ver Tabla en Figura 18 y Anexo 03.

Identificacin Fecha Caudal (L/s)

Conductividad(S/cm)

Temperatura(C) pH Tipo de Agua Dom.

001 20/2/2008



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Conductividad(S/cm)


053 04/3/2008 25-30 3080 3,6 7,05 Ca-SO4 1

054 04/3/2008 15 3100 3,7 7,19 Ca-SO4 1

055 05/3/2008 50 1617 3,0 7,49 Ca-SO4 2

056 05/3/2008 6-8 968 8,2 8,19 Ca-SO4 2

057 05/3/2008 8-10 1613 6,7 7,50 Ca-SO4 2

058 05/3/2008 4-6 1515 7,1 7,58 Ca-SO4 2

059 05/3/2008 10-12 1487 7,3 7,68 Ca-SO4 2

008 22/2/2008 4-6 190 0,9 8,50 Ca-Mg-HCO3-SO4 3

009 22/2/2008 2-4 117 4,9 7,61 Ca-Mg-HCO3 3

011 23/2/2008 6-8 108 1,8 8,70 Ca-Mg-HCO3 3

012 23/2/2008 6-8 112 1,7 8,69 Ca-Mg-HCO3 3

013 23/2/2008 4-6 113 1,7 8,66 Ca-Mg-HCO3 3

014 23/2/2008 2-3 119 2,9 7,97 Ca-Mg-HCO3 3

015 23/2/2008 2-3 118 3,4 7,88 Ca-Mg-HCO3 3

024 28/2/2008 12-14 330 2,8 8,16 Ca-SO4-HCO3 3

041 03/3/2008 8-10 1355 9,5 7,35 Ca-Na-Cl-SO4-

HCO3 3

Figura 18 (continuacin) Parmetros de los Manantiales.



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Conductividad(S/cm)


042 03/3/2008 4-6 192 -0,1 8,23 Ca-Mg-HCO3-SO4 3

061 05/3/2008 15 478 4,8 7,96 Ca-Mg-SO4-HCO3 3

062 05/3/2008 6-8 413 4,5 7,89 Ca-Mg-Na-SO4-

HCO3 3

071 11/3/2008 4-6 1176 4,8 7,55 Ca-SO4 4

072 12/3/2008 12-15 246 5,7 8,15 Ca-Na-HCO3-Cl 4

073 12/3/2008 4-6 275 5,3 8,28 Ca-Mg-HCO3-SO4 4

075 12/3/2008



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Conductividad(S/cm)


034 29/2/2008 6-8 2260 6,0 7,50 Ca-SO4 6

043 03/3/2008 2-4 2200 5,1 7,53 Ca-SO4 6

044 03/3/2008 10-12 2290 5,7 8,19 Ca-SO4 6

045 03/3/2008 2-4 2420 4,5 7,93 Ca-SO4 6

Figura 18 (continuacin) Parmetros de los Manantiales.

Los caudales observadas en los manantiales y arroyos en general oscilan entre 1 y 2 l/s, aunque fueron observados valores mayores (ej. manantial 066; 100 l/s). Algunos manantiales tienen naturaleza artesiana, como por ejemplo, el de Puente del Inca (manantial 066) y el manantial 070.

Se ha registrado un rango muy amplio de valores de conductividad elctrica (100-3000 S/cm), lo que refleja diferencias en los tiempos de retencin y/o variaciones locales en la litologa del acufero. Las aguas termales en Puente del Inca (Manantial 016; alcanzando temperaturas de 35C) presenta un valor de conductividad elctrica extrema de 21900 S/cm.

La mayora de los manantiales tienen su origen en coluvio, aluvio y/o depsitos glaciales, sin embargo lo cul, tambin pudieron observarse manantiales, surgiendo de lechos rocosos o formaciones crsticas (ej. Manantial 002 y 047). Fueron documentados conductos y chimeneas crsticas con dimetros de hasta 100 m y profundidades de varias decenas de metros, cavernas crsticas y sumideros recientemente descubiertos.

De algunos manantiales fluye agua con mayor grado de mineralizacin, identificndose depsitos de travertino y yeso alrededor del punto de surgencia, lo que indica un alto grado de saturacin del mineral. Un ejemplo extremo de depsito de travertino es el propio puente en Puente del Inca.

Proyectndose los puntos de surgencia de los manantiales sobre el mapa geolgico, la mayora de stos aparece cercano a las mayores zonas de falla y/o en la interseccin de diferentes planos de falla, implicando esto que los acuferos en el lecho rocoso fracturado, delimitados por bordes de falla, son los principales acuferos para la mayora de los manantiales. Este hecho tambin se refleja en la hidroqumica de los manantiales. Sin ir mas lejos, la mayora de los manantiales aparecen surgiendo cerca o fuera de los fondos de los valles, lo cual tambin podra ser un indicio, que existe un sistema crstico bien desarrollado.



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4.1.6 Hidroqumica

4.1.6.1 Generalidades

Las concentraciones de iones ms grandes de las muestras de agua de la regin del proyecto son las de Ca, Mg, HCO3 y SO4 y las ms pequeas, las de Na y Cl ver Figura15 (Piper y Schoeller).

La nica excepcin es el agua termal en Puente del Inca (Manantial 016), cuyo tipo de agua tiene una mayor concentracin del ion Na-Ca-Cl (mayores concentraciones de cationes y aniones en orden descendente en %meq/l, donde las concentraciones superan el 20%).

Figura 19 Los grficos de Piper (lado izquierdo) y Schoeller (lado derecho) muestran respectivamente los porcentajes y las concentraciones de los iones de las aguas muestreadas en el rea de proyecto. El agua de Puente del Inca (Manantial 016) est representado por el punto rojo en el diagrama de Piper y por la lnea fucsia de ms arriba en el diagrama de Schoeller.

La relativa abundancia de cationes (Ca, Mg, Na) y aniones (Cl, SO4, HCO3) vara considerablemente a lo largo de la regin, observndose gran variedad de tipos de agua, siendo los tipos dominantes Ca-Mg-HCO3 y Ca-SO4 - ver Tabla de Figura 18 - Parmetros de los Manantiales.

Manantiales con agua del tipo Ca-Mg-HCO3 y contenido de Na



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neutro), y probablemente est relacionada a un sistema de temperatura geotrmica moderada a alta. Ver captulo 4.2- Geotermometra ms adelante en este informe.

4.1.6.2 Dominios Hidroqumicos

Hasta el presente, el anlisis de los datos hidroqumicos ha permitido la diferenciacin del rea de estudio en seis dominios hidroqumicos Ver Figura 20 Dominios hidroqumicos.

Figura 20 Dominios hidroqumicos 1 a 6 con Penitentes, al Este, y Q. Juncal, al Oeste.

Dominio 1

El dominio 1 se emplaza en la regin ms oriental del proyecto, rea dominada por una gran abundancia de aguas mineralizadas Ca-SO4 (~3000 S/cm), la que tambin incluye las aguas termales de Puente del Inca (tipo de agua Na-Ca-Cl; fluyendo a 35C). Hacia el norte, el dominio est limitado por una falla principal que corre en direccin Este-Oeste, paralela al Ro Las Cuevas. Al oeste, est limitado por una falla del tipo de desgarre de direccin noroeste-sureste, la que cruza la seccin central del Ro Blanco. Todas las muestras de agua de manantiales en este dominio contienen elevados valores de Cl (>30 mg/L), con la excepcin del manantial 037, pobremente mineralizado (agua tipo Ca-HCO3). El contenido elevado de Cl de estos manantiales se interpreta como relacionado al proceso de mezcla y/o disolucin que se produce a travs de agua termal ascendente, rico en Cl, proveniente de Puente del Inca (ver Figura 21 - Grfico Na/Cl). Esto implica que prcticamente todos los manantiales en el



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dominio estn, en parte, alimentados y en conexin con las aguas termales ascendentes de Puente del Inca.

Na/Cl

6

7

16

2539

48

49

55

60

69

72 82

1

2, 3, 4, 41, 50, 51, 52, 53, 54, 54

5

40

71

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Na (mmol/L)

Cl (

mm

ol/L

)

diluc

in/ m

ezcla

Puente del Inca

Na/Cl

6

7

16

2539

48

49

55

60

69

72 82

1

2, 3, 4, 41, 50, 51, 52, 53, 54, 54

5

40

71

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Na (mmol/L)

Cl (

mm

ol/L

)

diluc

in/ m

ezcla

Puente del Inca

Figura 21 Grfico Na/Cl, mostrando la probable lnea de disolucin/mezcla de las aguas termales ascendentes, ricas en NaCl, del sistema termal Puente del Inca, con los ubicuos manantiales tipo Ca-SO4 en el Dominio 1.

Dominio 2

Al igual que en el Dominio 1, iones Ca-SO4 dominan la qumica de las aguas de manantial en el Dominio 2. Los lmites del Domino 2 son una falla de desgarre con direccin noroeste-sureste que cruza la seccin central del Ro Blanco, la importante falla que corre con direccin Este-Oeste, paralela al Ro Las Cuevas/Ro Mendoza, y la gran falla de direccin norte-sur, que corre a travs de la Quebrada de los Gemelos. En comparacin con los manantiales del Domino 1, las aguas de los manantiales del Dominio 2 tienen una menor mineralizacin (500 1600 S/cm) y, con la excepcin del manantial 025, contienen muy bajos niveles de Na y Cl (



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moderadamente alta mineralizacin (1355 S/cm) y un tipo de agua Ca-Na-Cl-SO4-HCO3. El manantial 041 es el nico en el dominio que tiene concentraciones de Cl mayores a 10 mg/l. El dominio est limitado por la Falla Quebrada Navarro con direccin norte-sur que corre a travs de la Quebrada Navarro y en el oeste por la importante falla con direccin Noroeste-Sureste que generalmente separara las Formaciones Tordillo, Auquilco y Grupo Mendoza de la Formacin Juncal.

Dominio 4

Los iones principales en las muestras tomadas en los manantiales del Dominio 4 son Ca, Mg, HCO3 y SO4, con registros de concentraciones mucho menores de Na y Cl (



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4.1.7 Modelo Hidrogeolgico Conceptual

La hidrogeologa en el rea de estudio parece estar dominada por rocas fracturadas (ej. dacitas, andesitas, tobas, brechas volcnicas, lutitas, areniscas y conglomerados) y acuferos crsticos (limonita, yeso), delimitados por grandes sistemas de fallas.

En los fondos de los valles y en las laderas de las montaas se observan depsitos cuaternarios no consolidados (aluviales, glaciales, depsitos en taludes, depsitos producidos por movimientos en masa, etc.) entre los cuales se acomodan acuferos porosos, los que afloran de la roca fracturada y los acuferos crsticos. Es altamente probable que existan interconexiones hidrulicas entre los distintos acuferos crsticos porosos y fracturados.

Hasta el presente, la profundidad de los depsitos cuaternarios en el fondo de los valles es desconocida, aunque existen probabilidades que alcancen espesores de unos pocos cientos de metros. La direccin de circulacin de agua subterrnea en estos acuferos porosos ser ladera / cuesta abajo (siguiendo la topografa) y espejando las direcciones de arroyos y ros, siendo por lo tanto bastante variable. La productividad de los acuferos porosos depende en su totalidad del espesor de los depsitos cuaternarios y su constitucin. Por lo tanto, el nivel actual de los grandes arroyos (ro Juncal y Ro las Cuevas) puede en general ser considerado como el mnimo nivel fretico, tanto para los acuferos porosos, como los acuferos crsticos fracturados. Los caudales base en los arroyos probablemente estn sustentados por las infiltraciones a travs del suelo, provenientes de la roca fracturada y los acuferos crsticos. La mayora de los arroyos documentados parece fluir cerca o fuera de los fondos de los valles, fundamentando dicha hiptesis (el punto de fluencia de un manantial comnmente indica el nivel fretico del acufero).

El conocimiento presente sugiere que las variantes de tnel propuestas no circulan a travs de ningn acufero principal; sin embargo, en el rea de los portales y en los sectores a cielo abierto habr contacto con los acuferos porosos.

El rgimen de flujo de agua subterrnea a travs de acuferos de roca fracturada, est gobernado principalmente por la permeabilidad de las discontinuidades de mayor tamao (estratificacin, diaclasas y fallas) y su interconexin. En los acuferos crsticos, el flujo est gobernado por el grado de desarrollo del sistema de cavidades asociado con la disolucin de las rocas lo cual normalmente ocurre a lo largo de estructuras preexistentes, como estratificacin, diaclasas y fallas. Al contrario que en los acuferos porosos, la direccin de flujo del agua subterrnea en los acuferos crsticos y de roca fracturada est gobernada no solo por la topografa, sino tambin por la disposicin de las discontinuidades principales.

El conocimiento actual sugiere que la mayora de las fallas de compresin contienen sistemas de flujo activo con direccin predominante N-S a NE-SO. Por ejemplo, las fallas estn actuando como acuferos en direccin longitudinal, rumbo y buzamiento, probablemente dentro de sus sectores de roca daada, y como barreras al agua subterrnea, en la direccin perpendicular a rumbo y buzamiento dentro de sus zonas interiores. En otras palabras, las fallas construyen un sistema de barreras y arterias conductoras, dividiendo el macizo rocoso en varios sistemas de acuferos o compartimentos separados (ver tambin Captulo 4.1.6.2 Dominios Hidroqumicos).



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El drenaje (o puntos de fluencia de manantiales) de dichos compartimentos, aparenta estar desarrollndose en la interseccin de las fallas y/o donde las fallas se cruzan con los valles. Adems, los compartimentos se deben a la presencia de diferentes litologas en el macizo rocoso. Otro elemento de control importante de la hidrogeologa del rea de estudio aparenta ser la gran falla de desgarre con direccin E-O que corre a lo largo de la margen izquierda del Ro las Cuevas. Dicha falla parece estar actuando como una gran barrera o borde para los acuferos del norte del Ro Las Cuevas.

La qumica de las aguas provenientes de manantiales, el hecho de que los manantiales muestren una naturaleza artesiana, como as tambin la presencia de manantiales termales en Puente del Inca, indican para el rea de estudio la existencia de un sistema muy activo de flujo de aguas subterrneas, el que alcanza gran profundidad (unos pocos miles de metros?), en particular, con desarrollo en los sedimentos marinos y rocas evaporticas del Mezozoico (Fm. Auquilco y Vaca Muerta). Han sido documentadas formaciones crsticas bien desarrolladas en las secuencias de rocas en las que dominan el yeso y las limonitas. El piso actual de las formaciones crsticas no ha sido investigado, pero como mnimo, alcanza el nivel inferior de los valles. El nivel inferior de los valles se define aqu como el nivel superior del lecho rocoso por debajo de los valles, rellenos con sedimentos cuaternarios. El fenmeno de cavidades crsticas en el yeso ha sido documentado en Alemania en varios cientos de metros (300-400 m) por debajo de la superficie (Kempe 1996). En brechas de falla o rocas dbiles y sanas, en particular, cuando las rocas blandas son fcilmente disueltas por el agua (ej. yeso y anhidrita), el desarrollo de zonas porosas de alta permeabilidad puede alcanzar profundidades de (600-800 m) por debajo del actual nivel de superficie.

4.1.8 Modelos del Manantial de Agua Termal de Puente del Inca

Los trazados de los tneles de baja altura A5 y A8 pasan por la zona del manantial, a profundidades diferentes. El trazado correspondiente a la alternativa A14 slo llega hasta Los Horcones, un kilmetro al oeste del manantial. Finalmente, el trazado del tnel de baja altura ms corto, el A10, termina algunos kilmetros antes de este sector, ms al oeste.

Para el diseo de cualquiera de los tneles de baja altura que se acerque al sector de Puente del Inca es fundamental saber cul es el origen y el funcionamiento del manantial de Puente del Inca es imperativo. En funcin de los resultados de los estudios que todava deben hacerse, los dos trazados de tneles largos antes citados o cualquier otro que se acerque al sector del manantial de aguas termales de Puente del Inca pueden resultar imposibles o slo posibles, asumiendo altos costos de construccin. Tambin es posible que los trazados slo puedan emplazarse al norte de la quebrada del Ro Las Cuevas, lo que sera justificable, en principio, en virtud de que el sector norte sera parte de un dominio hidrogeolgico diferente. Debido a estas grandes dudas existentes en la actualidad, una parte importante del trabajo geolgico en terreno debe apuntar a la investigacin de la situacin hidrogeolgica de esta zona.



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Figura 22 El manantial, los edificios de las termas y el Puente del Inca.

Existen diferentes modelos sobre el origen del agua de un manantial. Un resumen de los estudios existentes puede encontrarse en RAMOS (1993). Uno de los modelos asigna las termas a una actividad volcnica remanente, asociada a las traquitas de Puente del Inca (SCHILLER, 1912 y CORTI, 1924; ilustracin esquemtica: Figura 24). Segn RAMOS, este modelo es improbable, dado que la edad de las rocas volcnicas es de 15 mill. de aos.

Otro modelo propuesto por parte de RAMOS dice que las bajas temperaturas de las aguas, prximas a 35 C, permiten inferir que las mismas ms probablemente se deban a infiltracin de agua ante un gradiente trmico normal. Adems, pocas frases ms tarde, dice que las caractersticas qumicas de las aguas son coherentes con la disolucin de yesos y carbonatos mesozoicos. (Figura 25)

Con esta explicacin RAMOS comete algunos errores importantes, a saber:

1. Las bajas temperaturas de las aguas no se pueden explicar con un gradiente trmico normal. En un rgimen, donde aguas frescas bajan a travs de cuevas, bastante velozmente, desde la superficie a una profundidad de 1 2 kilmetros, el gradiente trmico es ms bajo que en promedio. Hay muchos sistemas como el representado en la Figura 25, en dnde el gradiente trmico es muy bajo, siendo reducido por el agua fresca.

2. Las caractersticas qumicas de las aguas son coherentes con la disolucin de yesos y carbonatos mesozoicos. Eso no es verdad para Puente del Inca, pero s para muchos manantiales que se encuentran en la zona del Cristo Redentor, Quebrada Navarro y Quebrada Juncal. El agua de la fuente termal de Puente del Inca contiene 11 g/l de sal NaCl. Ninguno de los dems manantiales contiene sal (slo unos manantiales que se encuentran bastante cerca de Puente del Inca). Tampoco se encuentran rocas salinares en toda la zona. Por otra parte, no existe conocimiento sobre una zona en la cul se encuentre sal!

3. RAMOS no se refiere a la presencia de zonas con alteraciones hidrotermales cerca de la Puente del Inca.



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Figura 23 Seccin/Esquema de RAMOS (1993) y Foto zona Pte. Del Inca

Figura 24 - Esquema segn MARINI, 2000; posible origen de manantial de Pte. del Inca en rojo.



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Figura 25 Esquema segn Ramos, 1993, que representa el posible origen del manantial de Puente del Inca.

Desde un punto de vista ms reciente, se representan entonces estas dos posibilidades bastante diferentes, las que adems podran estar combinadas. Los ensayos sobre is-topos de dos manantiales el correspondiente a Puente del Inca y uno tomado como referencia para el conocimiento de diferentes parmetros, recibidos el da viernes 8 Agosto 2008, abarcando los istopos de oxgeno 18, deuterio, tritio y azufre 34, muestran los siguientes resultados:

Ensayo Denominacin Muestra 16 (Pte. Del Inca)

Muestra 17 (Las Leas, sector norte)

Unidad

oxgeno 18 -18,24 -18,98

deuterio -144 -143,4

exceso de deuterio 1,9 8,4

tritio (H3) 1,1 0,4 2,7 0,5 TU

azufre 34 15,4 15,2

oxgeno 18 de sulfato Faltan los resultados Faltan los resultados

estroncio (87Sr/86Sr) Faltan los resultados Faltan los resultados

Figura 26 Tabla con resultados de ensayos sobre istopos

Oxgeno 18 muestra valores desde -18,98 hasta -18,24 . Estos resultados coinciden con una zona de recarga promedio desde 3500 - 3600 m s.n.m. (manantial 16 de



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Puente del Inca) hasta 3800 - 3900 m s.n.m. (manantial 17). Coincide tambin muy bien con los valores del Ro Mendoza, de -19,2 (Vogel et al., 1974).

Un grfico de los resultados con la recta de precipitacin, (oxgeno 18 en funcin de deuterio) muestra que las aguas muy probablemente sean de origen de precipitacin (vase Figura 27).

-200,0

-180,0

-160,0

-140,0

-120,0

-100,0

-80,0

-60,0

-40,0

-20,0-25,00 -23,00 -21,00 -19,00 -17,00 -15,00 -13,00 -11,00 -9,00 -7,00 -5,00

18O ( VSMOW)

2 H (

VSM

OW

)

Global Meteoric Water Line (Dansgaard 1964)

Probe 16

Probe 17

Figura 27 Recta de precipitacin y grfico de las muestras 16 (azul) y 17 (amarillo).

Los resultados de oxgeno 18 y deuterio muestran tambin que la temperatura promedio del agua no fue mayor que 80 C, lo que contradice los resultados de los clculos geotrmicos.

Los valores tritio de 1,1 hasta 2,7 muestran que estn formados por una mezcla de agua muy vieja (> 50 aos, consiguientemente, sin tritio) y una proporcin muy joven (menor de 50 aos, con tritio). Cabe destacar aqu, que el contenido de tritio en el agua est asociado a la contaminacin proveniente de pruebas nucleares que se hicieron hace aproximadamente 50 aos en la tierra (valores normales remanentes de hoy de aproximadamente 6 a 7), y que, por lo tanto, aguas ms viejas no presentan este istopo. De esta forma, el manantial de Puente del Inca, que tiene un edad promedio mayor a los 50 aos, est mezclado con una proporcin de agua ms joven, la que no excede los 10-15 %. En el manantial 17 de Las Leas tambin hay una componente de agua con edad mayor a los 50 aos, la que, siendo los valores de tritio mayores, a los de Puente del Inca, debera ser superior a los 50 %.

En cuanto a los valores de azufre 34, stos muestran un origen proveniente de evaporitos mesozoicos (Figura 28).



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Figura 28 Azufre 34: Valor isotpico mundial en funcin de la Antigedad

La pregunta ms importante para del diseo del tnel es de dnde llega el agua inmediatamente deb

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4.05 - Geología e Hidrogeología Parte A