El Tatio
Campo de géiseres ubicado en la Cordillera de los Andes, Chile

Columnas de vapor curvadas que se elevan desde un paisaje desolado
Campo de géiseres de El Tatio

El Tatio es un campo geotérmico con numerosos géiseres ubicado en la Cordillera de los Andes del norte de Chile a 4.320 metros (14.170 pies) sobre el nivel medio del mar. Es el tercer campo de géiseres más grande del mundo y el más grande del hemisferio sur . Se han propuesto varios significados para el nombre "El Tatio", incluido "horno" o "abuelo". El campo geotérmico tiene muchos géiseres, aguas termales y depósitos de sinter asociados . [a] Estas aguas termales eventualmente forman el Río Salado , un importante afluente del Río Loa , y son una fuente importante de contaminación por arsénico en el río. Los respiraderos son sitios de poblaciones de microorganismos extremófilos como los hipertermófilos , y El Tatio ha sido estudiado como un análogo de la Tierra primitiva y la posible vida pasada en Marte .

El Tatio se encuentra al pie occidental de una serie de estratovolcanes que se extiende a lo largo de la frontera entre Chile y Bolivia. Esta serie de volcanes forma parte de la Zona Volcánica Central , uno de los varios cinturones volcánicos de los Andes, y del complejo volcánico Altiplano-Puna (APVC). Se trata de un sistema de grandes calderas e ignimbritas asociadas , que han sido fuentes de supererupciones entre 10 y 1 millón de años atrás. Algunas de estas calderas pueden ser la fuente de calor para el sistema geotérmico de El Tatio. No hay erupciones registradas de los volcanes del Tatio en el período histórico.

El yacimiento es un importante destino turístico en el norte de Chile. Durante el siglo pasado se realizaron exploraciones para la producción de energía geotérmica , pero los esfuerzos de desarrollo se suspendieron después de un importante incidente en 2009, cuando un pozo geotérmico explotó y creó una columna de vapor. La explosión provocó una controversia política sobre el desarrollo de la energía geotérmica en Chile.

Nombre y trayectoria investigadora

El término “tatio” proviene de la lengua Kunza y significa ‘aparecer’, ‘horno’, [2] pero también se ha traducido como ‘abuelo’ [3] o ‘quemado’. El campo de géiseres también es conocido como los géiseres de Copacoya; [4] Copacoya es el nombre de una montaña de la zona. [5]

Las primeras menciones de géiseres en la región datan de finales del siglo XIX, [6] y ya eran bien conocidos en 1952. [7] La ​​primera prospección geotérmica del campo ocurrió en la década de 1920 [8] y el campo fue mencionado en la literatura académica en 1943. [9] Una investigación más sistemática tuvo lugar en 1967-1982; [8] la mayoría de la investigación sobre este campo geotérmico se realizó en el contexto de la prospección geotérmica. [10]

Geografía y geomorfología

Mapa
Ubicación de El Tatio en el norte de Chile cerca de la frontera entre Chile y Bolivia.

El Tatio se encuentra en la provincia de Antofagasta , en el norte de Chile, cerca de la frontera entre Chile y Bolivia . [11] [b] El campo está ubicado a 89-80 kilómetros (55-50 millas) al norte de la ciudad de San Pedro de Atacama y a 100 kilómetros (62 millas) al este de la ciudad de Calama ; [13] [14] La ruta chilena B-245 conecta El Tatio con San Pedro de Atacama. [15] Las ciudades cercanas a El Tatio son Toconce al norte, Caspana al oeste y Machuca al sur. [16] Se informó de la existencia de un campamento de trabajadores de una mina de azufre en el Volcán Tatio en 1959. [17] El antiguo camino inca de San Pedro de Atacama a Siloli cruzaba el campo de géiseres; [4] Los incas también operaban un santuario de montaña en el Volcán Tatio. [18] Hay varios caminos sin pavimentar y todas las partes del campo son fácilmente accesibles a pie. [19]

Mapa de la región de El Tatio
Topografía de la región de El Tatio

El Tatio es parte de la Zona Volcánica Central, un segmento de los Andes entre los 14° y 28° de latitud sur donde los Andes son volcánicamente activos. Este vulcanismo se manifiesta con alrededor de 10 complejos de calderas silícicas del complejo volcánico Altiplano-Puna y más de 50 volcanes activos recientemente; el volcán Lascar entró en erupción en 1993 y produjo una gran columna de erupción . [20]

Al este del campo, los estratovolcanes andesíticos alcanzan elevaciones de aproximadamente 5.000 metros (16.000 pies). [20] De norte a sur, los estratovolcanes andesíticos incluyen el Cerro Deslinde de 5.651 metros (18.540 pies) [9] [21] [22] o 5.696 metros (18.688 pies) de altura, que es el más alto del área, [23] el Cerro El Volcán de 5.560 metros (18.240 pies) de altura, la Cordillera del Tatio de 5.280-5.570 metros (17.320-18.270 pies) de altura y el Volcán Tatio de 5.314 metros (17.434 pies) de altura, que colectivamente forman el grupo volcánico El Tatio. [9] [21] [22] [c] Al suroeste del campo se encuentra la Sierra de Tucle. [24]

Las montañas al suroeste de El Tatio incluyen la cordillera Alto Ojo del Cablor de 4.570–4.690 metros (14.990–15.390 pies) de altura, mientras que el Cerro Copacoya de 4.812 metros (15.787 pies) de altura está situado al noroeste del campo geotérmico. [5] El vulcanismo con composición dacítica , más antiguo que los estratovolcanes del este, ha ocurrido al oeste de El Tatio; [9] este vulcanismo era conocido como la " formación liparítica " y cubre grandes áreas en la región. [d] [26]

A mediados del siglo XX se han encontrado campos de nieve y firn en el grupo volcánico El Tatio, a elevaciones de 4.900 a 5.200 metros (16.100 a 17.100 pies). [ 27 ] La ​​región es demasiado seca para soportar glaciares hoy en día, [28] pero en el pasado una mayor humedad permitió su formación en las montañas de esta parte de los Andes. [29] [30] Las montañas y morrenas erosionadas por los glaciares dan testimonio de su existencia [31] en forma de grandes glaciares de valle . [23] Un gran complejo de morrenas, que incluye tanto estructuras terminales como morrenas laterales bien desarrolladas, se puede encontrar al norte del campo de géiseres [32] y refleja la existencia pasada de un glaciar de 10 kilómetros (6,2 millas) de largo, el glaciar de valle más largo de la región. [33] Dos sistemas de morrenas más se extienden hacia el oeste, tanto al noreste como al sureste de El Tatio, y el terreno que rodea el campo de géiseres está cubierto por arenas que se interpretan como arenas de afloramiento glacial. [34] La datación por exposición de la superficie indica que algunas morrenas se emplazaron en o antes del Último Máximo Glacial y otras en un período de tiempo de 35.000 a 40.000 años antes del presente. [e] [36] Las morrenas más pequeñas a mayor altitud pueden datar de los períodos climáticos de Reversión Fría Antártica o del Dryas Reciente ; [37] las morrenas relacionadas con la etapa del Lago Tauca están ausentes o restringidas a sitios de gran elevación. [38]

Mapa de 1910
Mapa de la región de 1910

El drenaje en el área es generalmente de este a oeste por la Cordillera Occidental , [39] a menudo en forma de valles abruptamente incisos. [17] El Río Salado drena la mayor parte del agua de las fuentes termales [39] [40] y tiene sus cabeceras en el campo [10] donde se une con el Río Tucle [39] [40] y el arroyo Vicuña. [41] Las mediciones de temperatura del agua que fluye hacia el Río Salado han arrojado valores de 17–32 °C (63–90 °F), [27] mientras que la descarga del Río Salado asciende a0,25–0,5  m 3 /s . [42] El río Salado finalmente se une al río Loa, una fuente importante de agua dulce para la región; [10] por lo tanto, El Tatio juega un papel importante en el suministro de agua regional. [43] A principios del siglo XX hubo varios proyectos de ingeniería hidráulica en El Tatio, con el objetivo de utilizar sus aguas o mitigar su impacto en la calidad del agua río abajo. [44]

Campo geotérmico

El Tatio es bien conocido como un campo geotérmico en Chile, [11] y es el campo de géiseres más grande del hemisferio sur con aproximadamente el 8% de todos los géiseres del mundo. Solo los campos de Yellowstone en los Estados Unidos y Dolina Geizerov en Rusia [45] son ​​más grandes. [46] También tienen géiseres más altos que en El Tatio, [45] donde las fuentes de géiseres tienen en promedio solo 75 centímetros (30 pulgadas) de alto. [47] Junto con Sol de Mañana , que está al este de El Tatio en Bolivia, [48] también es el campo de géiseres de mayor altitud en el mundo. [13] [46]

Las columnas de vapor del campo al pie de las montañas, con montañas más altas cubiertas de nieve a lo lejos.
Los Andes se alzan detrás de El Tatio

El campo geotérmico cubre un área de 30 kilómetros cuadrados (12 millas cuadradas) a elevaciones de 4.200 a 4.600 metros (13.800 a 15.100 pies), y se caracteriza por fumarolas , aguas termales, respiraderos de vapor y suelo humeante. La actividad geotérmica más fuerte se encuentra dentro de tres áreas discretas que cubren un total de 10 kilómetros cuadrados (3,9 millas cuadradas) de superficie, e incluye fuentes de agua hirviendo, aguas termales, géiseres, ollas de lodo , volcanes de lodo y terrazas de sinterización; [13] [49] además, se han observado chimeneas de géiseres extintos. [50] Una de estas tres áreas se encuentra dentro de un valle, la segunda en una superficie plana y la tercera a lo largo de las orillas del Río Salado. [6] La primera área ofrece un notable contraste entre los Andes cubiertos de nieve, las colinas de colores que rodean el campo y los depósitos blancos dejados por la actividad geotérmica. La mayoría de los géiseres de El Tatio se encuentran aquí y son particularmente visibles en climas fríos. Un paisaje similar existe en la tercera área (inferior), con la presencia del río Salado agregando un elemento adicional al paisaje. [51] [52] La segunda área está ubicada entre un arroyo y una colina e incluye una piscina artificial de 15 por 30 metros (49 pies × 98 pies) para turistas. [53] Sus respiraderos a menudo tienen descargas más altas que otros en el campo. [54]

Se han documentado alrededor de 110 manifestaciones geotérmicas en El Tatio, pero el total se ha estimado en 400. [55] El campo alguna vez contó con 67 géiseres y más de trescientas fuentes termales. Muchos respiraderos están vinculados a fracturas que corren de noroeste a sureste o de suroeste a noreste a través del campo. [22] Algunas fuentes de géiseres en el pasado alcanzaron alturas superiores a los 10 metros (33 pies); [56] por lo general, sin embargo, no superan 1 metro (3 pies 3 pulgadas) [46] y su actividad a veces varía con el tiempo. [57] Algunos géiseres han recibido nombres, como Boiling Geyser, El Cobreloa, El Cobresal, El Jefe, Terrace Geyser, Tower Geyser y Vega Rinconada. [58] [59] [60] Las erupciones menores de los géiseres ocurren aproximadamente cada docena de minutos y las erupciones mayores cada pocas horas en promedio, y las erupciones mayores tienen lugar después de que el conducto fue "preparado" por múltiples erupciones más pequeñas. [61] El terreno que rodea un géiser se inclina a medida que se recarga y descarga. [62] Un sistema geotérmico adicional se encuentra al sureste y en elevaciones por encima de El Tatio y se caracteriza por estanques calentados por vapor alimentados por agua de precipitación, [10] y se ha informado de actividad solfatárica en los estratovolcanes más al este. [26]

Una llanura cubierta de arbustos amarillos al pie de las montañas.
El paisaje de sinter formado en El Tatio

La deposición de sinter de las aguas del campo geotérmico ha dado lugar a accidentes geográficos espectaculares, incluyendo, pero no limitado a, montículos, piscinas en terrazas, conos de géiseres y las presas que forman sus bordes. [22] [49] Las características de pequeña escala incluyen conos, costras, formaciones con forma de moluscos, superficies similares a cascadas [63] y terrazas muy pequeñas. [64] Estos depósitos de sinter cubren un área de aproximadamente 30 kilómetros cuadrados (12 millas cuadradas) e incluyen depósitos activos e inactivos, [65] ambos emplazados en sedimentos glaciares. [66] Los altos contenidos de sílice dan a las aguas un color azulado, los compuestos orgánicos como los carotenoides, por el contrario, a menudo colorean el sinter con un marrón anaranjado, [67] y los tonos verdosos se deben a bacterias oxidantes del hierro . [68] La acumulación de sinter es tan rápida que los desechos y los microbios pueden quedar atrapados y preservados en el sinter. [69]

Los tipos de respiraderos y depósitos individuales encontrados en El Tatio incluyen:

  • Las fuentes termales forman piscinas con temperaturas de agua de 60 a 80 °C (140 a 176 °F), que a menudo se mueven suavemente y se agitan y, en el caso de las fuentes más cálidas, burbujean activamente. Estas piscinas a menudo contienen rocas con forma de bola llamadas oncoides y están rodeadas por bordes de sinter, que tienen texturas similares a espículas . [70] Estos bordes de sinter a menudo forman estructuras similares a presas alrededor de respiraderos más profundos que están llenos de agua. [71] Los granos esféricos se desarrollan en las fuentes termales como consecuencia de procesos hidrodinámicos e incluyen material biogénico; durante el crecimiento del sinter, a menudo terminan incrustados en el material. [72]
  • El agua que se drena de los manantiales deposita sinter, que puede formar depósitos bastante gruesos y grandes plataformas cuando se produce flujo laminar , conocidos como "depósitos de descarga"; a veces se desarrollan terrazas en su lugar. Al igual que en los manantiales, se observan oncoides y espículas en los canales. Gran parte del agua se evapora y su temperatura desciende de 30-35 °C (86-95 °F) a menos de 20 °C (68 °F) lejos de los manantiales; [73] las bajas temperaturas del aire hacen que se congele ocasionalmente, lo que resulta en meteorización por heladas . [74]
  • Los géiseres y también las fuentes de agua descargan desde conos de hasta 3 metros (9,8 pies) de altura [71] [75] con superficies suavemente inclinadas, que a veces sostienen montículos de salpicaduras. [76] Los conos están hechos de geiserita . [77] Otros géiseres y fuentes, en cambio, descargan desde dentro de piscinas delimitadas por el borde, [75] y algunos géiseres están en el lecho del río Salado. [6] La actividad de los géiseres no es estable en el tiempo; los cambios en el suministro de agua o en las propiedades del conducto que los abastece pueden causar cambios en su actividad eruptiva. Dichos cambios pueden ser desencadenados por eventos de lluvia o terremotos y en El Tatio los cambios de comportamiento de los géiseres se han relacionado con el terremoto de Iquique de 2014 y un evento de precipitación de 2013. [78] El agua de los géiseres tiene una temperatura de 80-85 °C (176-185 °F). [76]
  • Las pozas de lodo suelen estar burbujeando y el lodo caliente brota a borbotones. [27] Se encuentran principalmente en los bordes del campo geotérmico y a menudo producen agua altamente ácida; convierte las rocas en arcillas . [79] También se han registrado pozas de agua hirviendo en El Tatio. [4]
  • El respiradero es un pequeño cono rodeado de rocas amarillas en un paisaje sin vegetación.
    Un respiradero rodeado de rocas amarillas.
  • El respiradero es un pequeño cono rodeado de vapor en un paisaje sin vegetación.
    Cono de géiser
  • El respiradero es un pequeño cono humeante con un aspecto pulido en un paisaje sin vegetación.
    Cono de géiser
  • El respiradero es un pequeño cono humeante con un aspecto pulido en un paisaje sin vegetación.
    Cono de géiser

Geología

La subducción de la placa de Nazca debajo de la placa Sudamericana es responsable de la formación de los Andes. El vulcanismo no ocurre a lo largo de toda la longitud de los Andes; hay tres zonas volcánicas llamadas Zona Volcánica del Norte , Zona Volcánica Central y Zona Volcánica del Sur , todas separadas por áreas sin vulcanismo del Holoceno . [20] [80]

El Tatio y otros campos geotérmicos como Sol de Mañana son parte del complejo volcánico Altiplano-Puna. La región estuvo dominada por vulcanismo andesítico que producía flujos de lava hasta finales del Mioceno , luego tuvo lugar una actividad de ignimbrita a gran escala entre 10 y 1 millón de años atrás. Este vulcanismo de ignimbrita es parte del APVC propiamente dicho y produjo alrededor de 10.000 kilómetros cúbicos (2.400 millas cúbicas) de ignimbritas, cubriendo una superficie de 50.000 kilómetros cuadrados (19.000 millas cuadradas). La actividad del APVC continuó en el Holoceno con la emisión de voluminosos domos de lava y flujos de lava, [19] [20] y Tatio fue uno de los últimos centros volcánicos del APVC en entrar en erupción; [81] el levantamiento actual del volcán Uturunku en Bolivia puede indicar una actividad en curso del APVC. [82] El APVC está sustentado por una gran cámara de magma con forma de umbral , el Cuerpo Magma del Altiplano-Puna ; varios volcanes y sistemas geotérmicos, incluido El Tatio, están asociados geográficamente con el Cuerpo Magma del Altiplano-Puna. [83]

La caldera de Laguna Colorada se encuentra al este de El Tatio. [20] El terreno en El Tatio está formado por sedimentos Jurásico - Cretácico de origen marino y volcánico, formaciones volcánicas Terciarias -Holocenas que se emplazaron en varios episodios, y sedimentos recientes formados por glaciares, aluviones , coluviones y material formado por el campo geotérmico, como el sinter. [22] [84] Las formaciones volcánicas llenan el graben del Tatio, incluyendo la ignimbrita del Río Salado del Mioceno y volcánicos relacionados que alcanzan espesores de 1.900 metros (6.200 pies) en algunos lugares, la ignimbrita Sifón, la ignimbrita Puripicar del Plioceno y la ignimbrita del Tatio del Pleistoceno ; [85] [86] la ignimbrita Puripicar aflora más al oeste. [87] Los volcanes activos en el área incluyen Putana y Tocorpuri . [88]

La alteración hidrotermal de la roca madre en El Tatio ha producido grandes depósitos de minerales de alteración como illita , nobleita , esmectita , teruggita y ulexita . [85] Las partes de la cumbre de varios volcanes del grupo volcánico El Tatio han sido blanqueadas y decoloradas por la actividad hidrotermal. [89]

Hidrología

La mayor parte del agua que descargan las aguas termales parece tener su origen en la precipitación , que ingresa al suelo al este y sureste de El Tatio. La fuente de calor del complejo parece ser la caldera de la Laguna Colorada, [22] [90] [91] el grupo volcánico de El Tatio, [42] [49] las calderas de Cerro Guacha y Pastos Grandes [16] [92] o el Cuerpo de Magma Altiplano-Puna. [93] El movimiento del agua en el suelo está controlado por la permeabilidad del material volcánico y el bloque tectónico Serranía de Tucle–Loma Lucero al oeste de El Tatio que actúa como obstáculo. [22] [91] [94] A medida que se mueve a través del suelo, adquiere calor y minerales [24] y pierde vapor por evaporación. A diferencia de los campos geotérmicos en partes más húmedas del mundo, dado el clima seco del área, la precipitación local tiene poca influencia en la hidrología de las aguas termales en El Tatio. [95] En esta agua no se mezclan ni agua magmática ni agua de precipitaciones locales. [96] Se considera que el tiempo que tarda el agua en recorrer todo el camino desde las precipitaciones hasta los manantiales es de 15 años [11] o más de 60, [93] y tres cuartas partes del calor se transportan mediante vapor. [97]

El agua viaja a través de una serie de acuíferos que corresponden a formaciones rocosas permeables , como las ignimbritas del Salado y Puripicar, [96] [98] las dacitas del Tucle [54] así como a través de fallas y fracturas en la roca. [16] Asciende abruptamente bajo El Tatio [99] y parece estar confinada entre sistemas de fallas con rumbo noreste [100] como la "falla del Tatio". [101] Se han identificado tres reservorios geotérmicos separados, que se encuentran debajo de los Cerros del Tatio y se extienden hasta el volcán La Torta; están conectados por, y parcialmente formados en cavidades formadas por fallas. [102] La ignimbrita del Puripicar parece ser el principal reservorio hidrotérmico, con temperaturas que alcanzan los 253 °C (487 °F). [90] La salida total de calor de El Tatio es de aproximadamente120–170  MW . [103] El sistema hidrotermal debajo de El Tatio parece extenderse hasta el sistema vecino de La Torta . [104]

Dependiendo de la temporada, las aguas termales producen0,25–0,5 m 3 /s de agua a temperaturas que alcanzan el punto de ebullición local . El agua es rica en minerales, [49] [91] especialmente cloruro de sodio [105] y sílice. [66] Otros compuestos y elementos en orden de concentración creciente son antimonio , rubidio , estroncio , bromo , magnesio , cesio , litio , arsénico, sulfato , boro , potasio y calcio . [49] [91] [105] El carbono inorgánico ( carbonato ) se presenta en baja concentración. [79]

Algunos de estos minerales son tóxicos, [67] especialmente el arsénico que contamina varias aguas de la región. [10] Las concentraciones de arsénico en las aguas de El Tatio pueden alcanzar40–50 mg/L – entre las concentraciones más altas encontradas en fuentes termales de todo el mundo – [106] [107] y11 g/kg en sedimentos. [108] Con una producción de alrededor de 500 toneladas por año (16 long ton/Ms), [109] El Tatio es una fuente principal de arsénico en el sistema del Río Loa, y la contaminación por arsénico en la región se ha relacionado con problemas de salud en la población. [110]

La composición de estas fuentes termales no es uniforme en El Tatio, con un contenido de cloruros que disminuye desde las fuentes del norte sobre las del suroeste hasta las del este, donde el sulfato es más frecuente. [24] Este enriquecimiento de sulfato parece ser impulsado por la evaporación impulsada por vapor del agua de las fuentes termales, [111] y el sulfato se forma cuando el sulfuro de hidrógeno se oxida por el oxígeno atmosférico. [112] Por otro lado, la disminución del contenido de cloruro parece deberse al drenaje que viene del este y diluye los sistemas de fuentes del sur y el oeste y especialmente del este. [113]

Fumarolas

Los respiraderos de vapor son particularmente notables en las horas de la mañana cuando las columnas de vapor que emanan de ellos son visibles, [114] [14] [50] y se han encontrado temperaturas de 48,3 a 91,6 °C (118,9 a 196,9 °F). [115] El dióxido de carbono es el gas fumarólico más importante, seguido por el sulfuro de hidrógeno. [56] [91] [115] La cantidad de agua en relación con estos dos gases es variable, probablemente debido a la condensación de agua en el suelo. [116]

Otros componentes adicionales incluyen argón , helio , hidrógeno , metano , neón , nitrógeno y oxígeno . Como es característico de los gases fumarólicos en los límites de las placas convergentes, gran parte de este nitrógeno no es atmosférico. Sin embargo, el aire atmosférico también participa en la generación de la química de los gases fumarólicos de El Tatio. [117]

Composición de los depósitos de manantial

El ópalo es el componente más importante del sinter asociado con las fuentes termales; la halita , la silvita y el rejalgar son menos comunes. [73] Este predominio del ópalo se debe a que, por lo general, las condiciones favorecen su precipitación a partir del agua, pero no de otros minerales, [118] y se presenta tanto en entornos subacuáticos como en superficies que solo se humedecen ocasionalmente. Durante la precipitación, el ópalo forma pequeñas esferas que pueden agregarse, así como depósitos vítreos. [119]

La halita y otras evaporitas se encuentran más comúnmente en las superficies de sinter fuera de las fuentes termales, [120] y mientras que el ópalo domina estos ambientes también, se encuentran sassolita y teruggita además de los cuatro minerales antes mencionados en los depósitos de descarga. [76] La cahnita también se ha identificado en depósitos de sinter. [121] Los minerales volcánicos como la plagioclasa y el cuarzo se encuentran dentro de las cavidades del sinter. [76] La arenisca formada por flujos de escombros y material volcánico redepositado se encuentra incrustada en el sinter en algunas localidades. [122] Finalmente, el antimonio, el arsénico y el calcio forman depósitos sulfídicos en algunos manantiales. [123]

Se han identificado varias facies en los núcleos de perforación a través del sinter, incluidas estructuras arborescentes, columnares, en empalizada fenestrada, laminadas (inclinadas y planas), particuladas, espiculares y en penacho. Estas estructuras contienen cantidades variables de microfósiles y se formaron a diversas temperaturas y ubicaciones de montículos de sinter individuales. [124] Se encuentran microorganismos y materiales como el polen integrados dentro de los depósitos de sinter. [75] La tasa a la que se deposita el sinter se ha estimado en 1,3–3,4 kilogramos por metro cuadrado por año (0,27–0,70 pdr/pie cuadrado/a). [49]

Clima y biología

El clima es seco con alrededor de 44 milímetros (1,7 pulgadas) de precipitación por año. [41] La mayor parte cae entre diciembre y marzo, [91] un patrón de precipitación mediado por el monzón sudamericano [125] y por el Anticiclón del Pacífico Sur que es responsable del clima seco. [126] Todos los Andes centrales fueron más húmedos en el pasado, lo que resultó en la formación de lagos como el lago Tauca en el Altiplano . [29] Esto, y un clima más frío, resultó en el desarrollo de glaciares en El Tatio, que han dejado morrenas. [127]

La región es además bastante ventosa [128] con velocidades medias del viento de 3,7 a 7,5 metros por segundo (12 a 25 pies/s), [66] que influyen en las fuentes termales mejorando la evaporación [128] e impartiendo un crecimiento direccional a ciertos depósitos de sinter en forma de dedos. [129] Las tasas de evaporación por mes alcanzan los 131,9 milímetros (5,19 pulgadas) [66] y facilitan la deposición de sinteres. [130] Hay un ciclo diurno en el viento y la humedad atmosférica , sin viento y alta humedad durante la noche y viento con baja humedad durante el día. [131] La presión atmosférica a esta altura cae a aproximadamente 0,58 atmósferas , lo que reduce el punto de ebullición del agua a aproximadamente 86 °C (187 °F). [132] [93]

Aparte de las precipitaciones, la zona se caracteriza por variaciones extremas de temperatura entre el día y la noche [91] que pueden alcanzar los 40 °C (72 °F) [65] e inducir ciclos de congelación y descongelación . [93] La Dirección General del Agua de Chile opera una estación meteorológica en El Tatio; según datos de esta estación, las temperaturas del aire promedian 3,6 °C (38,5 °F) y las precipitaciones 250 milímetros por año (9,8 pulgadas/año). [133] [134] El Tatio se caracteriza además por una alta insolación ultravioleta (UV) , [59] que puede alcanzar33  W / m2 UV- A y6 W/m 2 UV-B . La baja presión atmosférica y la alta irradiación UV han llevado a los científicos a tratar a El Tatio como un análogo de los entornos de Marte . [93]

La vegetación de pastizales secos de la región se clasifica como puna seca de los Andes centrales [91] y se encuentra por encima de la línea de árboles . [133] Se han identificado alrededor de 90 especies de plantas en El Tatio y sus alrededores, [135] como las endémicas Adesmia atacamensis , Calceolaria stellariifolia , Junellia tridactyla y Opuntia conoidea . [136] Las gramíneas en penacho como Anatherostipa , Festuca y Stipa se encuentran a una altitud de 3.900 a 4.400 metros (12.800 a 14.400 pies), mientras que las plantas en roseta y en cojín alcanzan elevaciones de 4.800 metros (15.700 pies); estas incluyen Azorella , Chaetanthera , Mulinum , Senecio , Lenzia , Pycnophyllum y Valeriana . [137] Las especies de matorrales incluyen Lenzia chamaepitys , Senecio puchii y Perezia atacamensis , [138] mientras que Arenaria rivularis , Oxychloe andina y Zameioscirpus atacamensis crecen en humedales . [139] La vegetación ribereña se encuentra a lo largo del Río Salado. [137] Entre los animales de la región se encuentran chinchillas y viscachas y llamas , principalmente la vicuña . [3]

  • Dos animales grandes entre arbustos dispersos
    Vicuñas en El Tatio
  • Bola verde entre rocas naranjas
    Una yareta creciendo entre las rocas
  • Arbusto amarillo ralo
    Paisaje de la región del Tatio

Biología de primavera

El campo geotérmico El Tatio está poblado por diversas plantas, microbios y animales. [67] Los respiraderos son un ambiente extremo, dada la presencia de arsénico, la gran cantidad de radiación UV que recibe El Tatio [140] y su gran altitud. [57]

Las fuentes termales tienen comunidades microbianas características asociadas a ellas que dejan rastros fósiles característicos en los depósitos de las fuentes; las condiciones ambientales en la Tierra primitiva se parecían a las de las fuentes termales [49] con una exposición potencialmente alta a la radiación UV, ya que la capa de ozono aún no existía [141] y la vida probablemente se desarrolló dentro de tales condiciones. [142] Además, el metabolismo microbiano del arsénico influye en su toxicidad y en los efectos de la contaminación por arsénico. [143]

Microorganismos

Las biopelículas y tapetes microbianos son omnipresentes en El Tatio, [144] incluyendo Arthrospira , [145] Calothrix , [70] [75] Fischerella , [145] Leptolyngbya , [146] Lyngbya y Phormidium [f] cianobacterias , que forman tapetes dentro de las fuentes termales cubriendo las superficies sólidas, incluyendo oncoides y el sinter. [70] [75] En otros lugares, los tres géneros antes mencionados forman estructuras estromatolíticas [147] o balsas flotantes de tapetes burbujeantes. Los tapetes tienen texturas en penachos, en capas y cónicas y sus colores incluyen naranja y verde oliva; [148] dan a los canales y pozas su color. [149] Otros géneros de cianobacterias reportados en El Tatio son Chroococcidiopsis , [150] Chlorogloeocystis , Chroogloeopsis , Fischerella , Synechococcus y Thermosynechococcus . [151] También se han encontrado bacterias no cianobacterianas en las esteras y el sinter; [152] incluyen bacterias heterotróficas como Isosphaera pallida . [145]

Existe una gradación térmica de microorganismos, con las aguas más calientes sustentando bacterias verdes Chloroflexus e hipertermófilos , cianobacterias a temperaturas de agua inferiores a 70–73 °C (158–163 °F) y diatomeas a temperaturas aún más bajas. [153] Se han encontrado tapetes microbianos en otras fuentes termales del mundo, como Yellowstone y Steamboat Springs , ambas en Estados Unidos, y Nueva Zelanda , pero son más delgados en El Tatio. [154]

Estas esteras a menudo tienen su material orgánico reemplazado por ópalo y, por lo tanto, terminan formando gran parte del sinter, que tiene texturas biogénicas características, como filamentos y láminas . [70] Estas texturas biogénicas se han observado en depósitos de sinter en todo el mundo y generalmente son de origen microbiano, [67] en El Tatio, a veces presentan bacterias aún vivas [155] que pueden quedar sepultadas y preservadas dentro de los depósitos de sinter. [156] En el caso de El Tatio, estas texturas biogénicas están particularmente bien preservadas en el sinter depositado por el agua que fluye lejos de los manantiales. [120] Chloroflexus es una bacteria verde filamentosa termófila que se encuentra en las aguas termales de Yellowstone; las estructuras filamentosas dentro de los conos de géiseres en El Tatio pueden haber sido formadas por esta bacteria. [77] En los conos de salpicadura, los microbios similares a Synechococcus son, en cambio, responsables de las estructuras, que se parecen a las de las fuentes termales. [157] El sinter absorbe gran parte de la radiación UV, protegiendo a los microorganismos que habitan dentro del sinter contra esta radiación dañina [158] aunque también absorbe la luz necesaria para la fotosíntesis . [156]

En las aguas de El Tatio también se encuentran diatomeas , incluidas las especies de Synedra , que a menudo se encuentran adheridas a sustratos filamentosos, [72] y se encuentran algas en las aguas. [3] Entre las bacterias identificadas en las aguas corrientes algo más frías se encuentran Bacteroidota y Pseudomonadota , con especies de Thermus en las aguas calientes. [159] Se han cultivado varias arqueas en las aguas de El Tatio, y las aguas termales producen Thermoproteota (anteriormente crenarchaea), desulfurococcales y methanobacteriales . [160] Se ha descubierto una especie, Methanogenium tatii , en El Tatio, y es un metanógeno recuperado de una piscina cálida. El nombre de la especie se deriva del campo geotérmico [161] y otros metanógenos pueden estar activos en El Tatio. [162]

Macroorganismos

En la cuenca superior del géiser, se ha observado que la vegetación crece dentro de áreas termales, como un pantano termal . [163] Un humedal , conocido como Vega Rinconada, con respiraderos hidrotermales se encuentra al oeste de la cuenca superior del géiser. [101] Las especies animales encontradas en El Tatio incluyen el caracol Heleobia [164] y la rana Rhinella spinulosa . [165] Las larvas de esta rana en El Tatio viven en agua con temperaturas aproximadamente constantes de 25 °C (77 °F) y muestran patrones de desarrollo atípicos en comparación con las ranas de la misma especie que se desarrollaron en lugares con temperaturas del agua más variables. [166] Se han recuperado especies de lagartijas Liolaemus del área del géiser. [167]

Analogías con Marte

El clima, el medio ambiente [69] y la actividad hidrotermal en El Tatio se han utilizado como análogos de los procesos que tuvieron lugar en el Marte primitivo . [168] Algunas microestructuras encontradas en las colinas de Columbia [169] en la forma del relieve de Home Plate [170] son ​​similares a estas estructuras biogénicas en El Tatio, pero no implican necesariamente que las microestructuras en Marte sean biogénicas. [171] [170]

Historia geológica

Durante el Plioceno- Cuaternario la Cordillera Occidental estuvo sujeta a tectónica extensional . Un sistema de fallas relacionado estuvo activo; está vinculado a Sol de Mañana en Bolivia [172] y controla la posición de varios respiraderos en El Tatio. [42] La intersección entre lineamientos con dirección noroeste-sudeste y dirección norte-noroeste-sur-sudeste en El Tatio se ha correlacionado con la ocurrencia de actividad geotérmica. [173] La tectónica del área de El Tatio se interpretó originalmente como un reflejo de la existencia de un graben antes de que se identificara un régimen tectónico compresivo. [99]

Se emplazó una serie de ignimbritas. [174] La primera fue la ignimbrita de Río Salado [g] de 10,5 a 9,3 millones de años , que forma una capa de 1.800 metros (5.900 pies) de espesor; esto podría implicar que la fuente de esta ignimbrita estaba cerca de El Tatio. La ignimbrita de Río Salado aflora en otras partes como dos unidades de flujo, con colores variados, y cerca de El Tatio es cristalina y está densamente soldada. [175] Fue seguida por la voluminosa ignimbrita Sifón de 8,3 millones de años, que alcanza un espesor de unos 300 metros (980 pies) en el área. [174] La ignimbrita Puripicar del Plioceno alcanza un espesor similar, [177] y luego fue deformada hacia abajo por fallas. [178]

Este fuerte volcanismo de ignimbritas está asociado con la actividad del complejo volcánico Altiplano-Puna, que ha producido ignimbritas dacíticas de gran volumen y calderas de tamaño considerable, a partir del Mioceno medio . Entre ellas, Cerro Guacha, La Pacana , Pastos Grandes y Vilama produjeron supererupciones. [179]

La ignimbrita del Tatio se emplazó hace 710.000 ± 10.000 años, [180] mientras que los volcanes de Tucle datan de hace 800.000 ± 100.000 años. [181] La ignimbrita alcanza un volumen de 40 kilómetros cúbicos (9,6 millas cúbicas) y aflora sobre una superficie de 830 kilómetros cuadrados (320 millas cuadradas). [182] La ignimbrita del Tatio contiene piedra pómez riolítica y cristales, mientras que los volcanes de Tucle son andesíticos e incluyen tanto lava como tobas . [177] La ​​ignimbrita de El Tatio se estancó en el área de El Tatio y puede haberse originado en el domo de riolita de Tocorpuri, que tiene menos de un millón de años, [178] en un respiradero ahora enterrado debajo del grupo volcánico de El Tatio, [183] ​​o en la caldera de Laguna Colorada. [184]

El grupo volcánico El Tatio también ha sido datado en menos de un millón de años, [185] y sus lavas se encuentran sobre las formaciones más antiguas. [186] El volcán Tatio erupcionó lavas máficas [h] probablemente durante el Holoceno; [17] más tarde este volcán fue reinterpretado como de edad del Pleistoceno. [21] Los datos petrológicos sugieren que con el tiempo las lavas erupcionadas del grupo volcánico El Tatio se han vuelto más máficas, con productos más antiguos siendo andesíticos y los posteriores basáltico -andesíticos. [89]

No hay registro de vulcanismo histórico en el área de El Tatio [49] y el vulcanismo no la ha afectado directamente durante aproximadamente 27.000 años. [188] Con base en las tasas de precipitación de sinter y el espesor de los depósitos de sinter, se ha estimado que los sinteres en El Tatio comenzaron a formarse hace entre 4.000 y 1.500 años; sin embargo, estas estimaciones de edad no se basaron en la datación directa de los depósitos, [128] y los depósitos de sinter más antiguos se extienden más allá del campo geotérmico actual. [189] Más tarde, la datación por radiocarbono de los depósitos de sinter encontró que su deposición comenzó después del final de la última edad de hielo, [190] una observación respaldada por la presencia de depósitos glaciares debajo del sinter [49] y la evidencia de datación por radiocarbono de que la deposición de sinter comenzó después de que los glaciares retrocedieron. [191] Una investigación publicada en 2020 sugiere que la actividad geotérmica comenzó en la parte sur del campo hace unos 27.000 a 20.000 años y se extendió hacia el norte, llegando a la parte occidental del campo hace menos de 4.900 años. [192] Se han encontrado variaciones seculares en la tasa de deposición, con un aumento observado en los últimos 2.000 años. [190]

Explotación geotérmica

Maquinaria con fontanería
Equipamiento técnico en El Tatio

La energía geotérmica proviene del calor interno de la Tierra, donde el flujo de calor es suficientemente alto como para que pueda utilizarse para calefacción y para la generación de energía eléctrica. [193] En Chile, varios obstáculos legales y económicos han impedido hasta ahora un desarrollo sustancial de la energía geotérmica. [194] [195]

Las primeras referencias a la energía geotérmica en El Tatio se remontan a principios del siglo XX, cuando los italianos fundaron una sociedad privada, la "Comunidad de El Tatio", en Antofagasta [196], y emplearon a ingenieros italianos de Larderello , que en 1921 y 1922 investigaron el terreno. [197] Los problemas técnicos y económicos impidieron que este primer esfuerzo siguiera avanzando. [198] Los estudios de factibilidad en el norte de Chile identificaron a El Tatio como un sitio potencial para la generación de energía geotérmica, y se realizaron prospecciones a gran escala en los años 1960 y 1970. En 1973 y 1974, se perforaron pozos y se estimó que si se explotaban plenamente los recursos geotérmicos, se podrían obtener aproximadamente 100.000 millones de toneladas de energía geotérmica en el norte de Chile.Se podrían producir entre 100 y 400 megavatios de energía eléctrica. [85] También en 1974 se construyó una planta de desalinización en El Tatio y todavía se podía ver allí en 2003; [6] se desarrolló un proceso de desalinización térmica en El Tatio, que podría usarse tanto para crear agua dulce como salmuera que podría reprocesarse para obtener minerales valiosos. [199] La perforación alteró sustancialmente el comportamiento de las fuentes termales; ya en noviembre de 1995, los informes indicaban que varios géiseres habían desaparecido o se habían convertido en fuentes termales y fumarolas. [56]

El Tatio es una zona remota y esto, junto con las dificultades económicas, eventualmente llevó al abandono de los esfuerzos de generación de energía; [85] un proceso de licitación de derechos de exploración en 1978 para atraer compañías privadas a El Tatio fue interrumpido por cambios gubernamentales [198] y hasta el año 2000 los programas de desarrollo geotérmico estuvieron paralizados. [97]

Más recientemente, en la década de 2000, varias empresas expresaron interés en reiniciar proyectos de energía geotérmica en El Tatio. [85] Una disputa sobre el suministro de gas para el norte de Chile desde Argentina en 2005 ayudó a impulsar el proyecto, [200] y después de una revisión de impacto ambiental en 2007 [201] el gobierno chileno en 2008 otorgó una concesión para desarrollar recursos geotérmicos en el campo, con un rendimiento esperado de alrededor de 100 [140] [202] -40 megavatios . [i] Los primeros permisos de perforación se emitieron para el área de Quebrada de Zoquete a 4 kilómetros (2,5 millas) del campo principal. [203]

Controversia

Una alta columna de vapor
Ventilación de vapor creada por la explosión del pozo geotérmico

El 8 de septiembre de 2009, [204] un antiguo pozo de El Tatio que estaba siendo reutilizado explotó, [205] generando una fuente de vapor de 60 metros de altura [204] que no fue tapada hasta el 4 de octubre. [206] El operador del proyecto geotérmico restringió el acceso al respiradero de la explosión y declaró a través del gerente técnico del proyecto geotérmico de El Tatio que la explosión no era una amenaza para los manantiales ni para los turistas que visitaban El Tatio, y la Empresa Nacional de Geotermia que lo opera negó cualquier responsabilidad por el incidente. [207]

El proyecto había sido rechazado anteriormente por la población atacameña local , debido a preocupaciones sobre el daño ambiental [200] y la importancia religiosa del agua en la región. [208] Antes del incidente, una edición del periódico en idioma inglés The Economist había llamado la atención sobre las consecuencias adversas de la extracción de energía geotérmica; [209] el incidente desencadenó una gran controversia sobre la energía geotérmica, con ramificaciones más allá de Chile. [140] La controversia ganó amplia atención nacional [210] e internacional [211] e involucró manifestaciones públicas contra el proyecto, como la marcha de dos mujeres a la capital Santiago para defender el campo geotérmico. [212] Las autoridades ambientales de Antofagasta posteriormente suspendieron el proyecto geotérmico El Tatio, y la empresa Geotérmica del Norte [j] responsable del proyecto recibió fuertes críticas y fue objeto de acciones legales. Sin embargo, tanto los Ministros de Minería y Energía advirtieron contra la estigmatización de la energía geotérmica, [213] y algunas autoridades locales no estuvieron de acuerdo con el rechazo. [212] El director del Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) manifestó que la empresa no tenía planes para manejar una situación de este tipo. [206] La empresa Geotérmica del Norte fue multada con 100 UTM  [es] [k] ( unidad de cuenta chilena para multas y sanciones) por violar los planes de mitigación, multa confirmada en 2011 por la Corte de Apelaciones de Santiago. [214] Los casos legales relacionados con el campo Tatio llegaron hasta la Corte Interamericana de Derechos Humanos . [215]

En el norte de Chile ya se han producido conflictos entre la industria y la comunidad, generalmente relacionados con el uso del agua, [l] que en gran parte fue privatizada durante la era de Pinochet ; durante la controversia del Tatio, la generación de energía [217] y las relaciones entre el gobierno chileno y las comunidades nativas también ganaron prominencia entre los temas en disputa. [218] Un factor importante en la controversia del Tatio es el papel de la industria del turismo, que veía el proyecto geotérmico como una amenaza; este tipo de conflicto entre industrias era inusual. [217] Los proyectos geotérmicos en Nueva Zelanda y los Estados Unidos han dado lugar a la extinción de géiseres. [219] Aunque el incidente en última instancia no dio lugar a cambios duraderos en los géiseres de El Tatio, la amplia atención de los medios de comunicación sí creó publicidad adversa y oposición social contra la energía geotérmica en Chile. [195]

Turismo

El Tatio es un destino turístico con un número importante de viajeros tanto de Chile como de otros países. Este turismo es un recurso económico importante para la región, [140] [220] y el sitio es administrado por la población atacameña local [200] como parte de una tendencia más amplia de cooperación entre las comunidades nativas y los sitios patrimoniales de la región. [221] Alrededor de 100.000 turistas visitan El Tatio cada año. [47] En 2009, hubo más de 400 visitantes diarios a los géiseres, alrededor del 90 por ciento de todo el turismo de San Pedro de Atacama [219] desde donde se puede llegar a El Tatio. [15] Además de ver los géiseres, bañarse en el agua caliente, observar el paisaje natural [222] y visitar los pueblos atacameños circundantes con sus edificios de adobe son otras actividades posibles en El Tatio. [223] Se han documentado impactos ambientales como la contaminación y el vandalismo de las formaciones geotérmicas. [3]

Una señal de advertencia en una roca, que advierte que hay que mantenerse alejado de los respiraderos y ser responsable.
Señal de advertencia de seguridad

El Tatio presenta algunos peligros típicos de las áreas geotérmicas. [224] La exposición a los gases y al agua calientes puede provocar quemaduras, y tanto las erupciones repentinas de géiseres y fuentes como el terreno frágil sobre los respiraderos y sobre el agua hirviendo, ocultos bajo delgadas capas de tierra sólida, aumentan el riesgo para los viajeros incautos. [225] El sitio se encuentra a gran altitud, lo que con frecuencia provoca mal de altura , y el clima frío y seco crea más peligro. [226] El gobierno chileno recomienda que los turistas lleven ropa abrigada, protector solar y agua mineral . [14]

Las comunidades indígenas de Toconce y Caspana administran los géiseres. [227] [228] En 2002, El Tatio fue declarado parte de una "zona de interés turístico"; una clasificación que implica que las instituciones locales deben desarrollar un plan de acción para inducir el desarrollo del turismo. [229] En 2009, José Antonio Gómez Urrutia , entonces senador de Chile por la región de Antofagasta propuso que El Tatio fuera declarado santuario natural (un tipo de área protegida); la moción parlamentaria correspondiente fue aprobada el mismo año. [230] En 2010, el área de El Tatio fue declarada área protegida, con una superficie de 200 kilómetros cuadrados (20.000 ha). No estaba claro en ese momento cuál sería el estatus exacto, ya que el Secretario de Agricultura regional propuso que se convirtiera en un parque nacional. [231] En 2022, la Unión Internacional de Ciencias Geológicas lo incluyó entre sus 100 sitios patrimoniales. [232]

Véase también

Notas

  1. ^ El sinter es una forma de sílice que se forma por precipitación a partir de aguas calientes. Los microbios pueden vivir en los poros dentro del sinter. [1]
  2. ^ Según lo establecido por el Tratado de Paz y Amistad de 1904 , la frontera entre Bolivia y Chile corre a lo largo de la divisoria de aguas de la Cordillera del Tatio. [12]
  3. ^ La toponimia de la Cordillera del Tatio varía según los mapas. [23]
  4. ^ La "formación liparítica" se dividió posteriormente en una serie de formaciones geológicas adicionales . [25]
  5. ^ En otras partes de los Andes Centrales se ha inferido un avance glaciar hace unos 40.000 años, al mismo tiempo que la etapa del lago Inca Huasi en el Altiplano . [35]
  6. ^ Phormidium no es, en sentido estricto, un género ; se define por la morfología de las colonias bacterianas y sus fósiles silicificados . Los mantos de Phormidium se encuentran en otras áreas geotermales alrededor del mundo y, además, en suelos húmedos. [70]
  7. ^ Originalmente se consideró que tenía 9,56 ± 0,48 millones de años, [175] pero más tarde se dividió en una ignimbrita de 10,5 y otra de 9,3 millones de años. [176]
  8. ^ Una roca volcánica relativamente rica en hierro y magnesio , en relación con el silicio . [187]
  9. ^ Según el gerente de la empresa geotérmica chilena, sería suficiente para abastecer a 130.000 hogares y ahorrar 240.000 toneladas de emisiones de dióxido de carbono cada año. [203]
  10. ^ Una empresa hija de la Empresa Nacional de Geotermia. [206]
  11. ^ Alrededor de 4 millones de dólares estadounidenses en 2011. [214]
  12. ^ La región es árida y el crecimiento económico impulsado por el aumento de la minería ha incrementado el consumo de los escasos recursos hídricos de la región, lo que genera conflictos entre diversas entidades. [216]

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  • Zeil, Werner (1959b). "Junger Vulkanismus in der Hochkordillere der Provinz Antofagasta (Chile)". Geologische Rundschau (en alemán). 48 (1): 218–232. Código bibliográfico : 1959GeoRu..48..218Z. doi :10.1007/BF01801827. ISSN  0016-7835. S2CID  128937768.
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con El Tatio .
  • Ubicación de Google Maps
  • Campo de géiseres El Tatio
  • Asociación para la observación y el estudio de los géiseres
  • Campos de géiseres del mundo
  • Página denunciando daños causados ​​por prospección
  • Recorrido virtual en 360° por El Tatio Chilexplora.com
  • Detalles técnicos de un proyecto de energía geotérmica propuesto
  • Sobre el incidente de 2009 y sus implicaciones

22°19′53″S 68°0′37″O / 22.33139, -68.01028

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