TTE43

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis a la geoquímica de aguas para comprender el desarrollo de microbialitas en la Laguna de Los Cisnes.

Trabajo de Título para Optar al Título de Geóloga y al grado de Licenciada en Geología

VICTORIA BELÉN ARENAS GÓMEZ

Porvenir, 2022

Comisión Examinadora Este Examen de Título ha sido realizado en el departamento de Obras Civiles y Geología de la Facultad de Ingeniería

MINISTRO DE FE

_________________________________________________ Inés María Rodríguez Araneda Geóloga y Doctora en Ciencias con mención en Geología de la Universidad Católica del Norte – Université Clermont Auvergne, Clermont Ferrand, Francia Depto. de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica de Temuco __________________________________________________ Elisa Leonor Ramírez Sánchez Jefa de carrera Geóloga y PhD en Ciencias mención Geología de la Universidad de Chile Depto. De Obras Civiles y Geología, Universidad Católica de Temuco __________________________________________________ Ramiro Alejandro Muñoz Ramírez Geólogo de la Universidad de Concepción Depto. De Obras Civiles y Geología, Universidad Católica de Temuco

PROFESORA GUÍA

PROFESOR CO-GUÍA

PROFESOR INFORMANTE _________________________________________________ Álvar Pastor Castilla

Geólogo y Licenciado en Geología, Universidad Autónoma de Barcelona, España. Magister en Geología y exploración de reservorios sedimentarios, Universidad de Barcelona, España. Doctor en Geología, Universidad Autonoma de Barcelona, España. Depto. de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica de Temuco

Temuco 10 de junio del 2022

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Dedicatoria

A Ítaca, ella me brindó este hermoso viaje, sin ella no habría emprendido este camino.

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Agradecimientos Parto por agradecer a mi mamá Olga por permitirme nacer en la austral y mágica Karukinka y por acceder a que Julio, Vicky, familia, Tito y Paty formaran parte de mi vida. A mis amigos de la isla, Diego Chanqueo, Constanza Toledo, Alejandra Obando, Pipo Ilnao por hacer que el tiempo de redacción de este trabajo sea grato en el extremo sur de Chile. A Marley, por su apañe incondicional durante los años en Temuco, por las risas, cientos de horas de estudios y el crecimiento personal. A Kattia Muñoz, José Rey, Nikolas Zambrano, Natalia Zumelzu, Fernanda Osorio, Cristóbal Pino, Diego Febrero, Marcelo Agurto y Adolfo Miketta por su amistad, cariño y buena compañía. A aquellos y aquellas que desde el primer día confiaron en mis capacidades académicas, ese tremendo cuerpo docente que forma Geólogos y Geólogas en la Universidad. En especial a la profesora Elisa Ramírez por escuchar cada loca idea sobre Isla y a Ramiro Muñoz por aceptar sumarse a este proyecto y siempre brindar apoyo, al igual que el profesor Alvar Pastor. A los extensos y sabios consejos del profesor Cristian Farías y por el contrario las breves, pero también sabias palabras del profesor Haroldo Lledó, la alegría y entusiasmo de Patricia Sigoña y apoyo de Inés Rodríguez. A Cindy Guaita y Pablo Moreno por ser los primeros en motivar, incentivar y plantar la semilla del amor por la Geología en mí. A todas las personas que permitieron la realización de esta tesis: Cristian Vera por trasladarnos y hacer un grato terreno, a Cecilia Davet y familia por su apoyo y permitirnos acceder a sus tierras, al igual que Diego Kusanovic y Lux Millao. A mi adorada Cecilia Saá por darse el tiempo de leer y dar observaciones a este manuscrito y nuevamente a mi mamá y mi amada Gea por soportarme todo el tiempo que realicé este trabajo. Finalmente agradecer a mi amada Karukinka , a mi Tierra del Fuego por darme mil y un motivos para estudiarla, por enseñarme que mi norte está en el sur, enamorarme con sus prístinos paisajes y hacerme vibrar cada vez que leo sobre ella. Sé que este será el primero de muchos trabajos que haré en ella y me permitirá mostrarle al mundo lo increíble que eres.

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

ÍNDICE DE CONTENIDOS ÍNDICE DE CONTENIDOS ................................................................................................. i ÍNDICE DE TABLAS .......................................................................................................... iii ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... iv ÍNDICE DE ANEXOS ......................................................................................................... vi RESUMEN ............................................................................................................................ 1 ABSTRACT ........................................................................................................................... 2 CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN........................................................................................ 3 1.1. Planteamiento del problema .................................................................................................. 3 1.2. Hipótesis .................................................................................................................................. 4 1.3. Objetivos.................................................................................................................................. 4 1.3.1. Objetivo general ............................................................................................................................... 4 1.3.2. Objetivos específicos........................................................................................................................ 5 1.4. Ubicación y acceso .................................................................................................................. 5 1.5. Cuadro climático .................................................................................................................... 6 1.6. Hidrología................................................................................................................................ 7 1.7. Microbialitas ......................................................................................................................... 10 1.7.1. Ambientes de formación................................................................................................................. 10 1.7.2. Microbialitas en Chile .................................................................................................................... 12 1.7.3. Microbialitas en la zona austral ...................................................................................................... 13 1.8. Marco geológico .................................................................................................................... 15 1.8.1. Geología regional ........................................................................................................................... 15 1.8.2. Geología Local ............................................................................................................................... 17 1.8.3. Geología Estructural ....................................................................................................................... 20 1.8.4. Geomorfología................................................................................................................................ 22 1.8.5. Suelos ............................................................................................................................................. 29 CAPÍTULO 2: METODOLOGÍA....................................................................................... 31 2.1. Recopilación bibliográfica y planificación de terreno....................................................... 31 2.2. Terreno .................................................................................................................................. 31 2.2.1. Toma muestras de agua .................................................................................................................. 31 2.2.2. Medición de parámetros in situ ...................................................................................................... 33 2.3. Cálculo de balance hídrico y análisis de muestras ............................................................ 34 2.3.1. Balance hídrico ............................................................................................................................... 34 2.3.2. Hidrogeoquímica ............................................................................................................................ 41 CAPÍTULO 3: RESULTADOS .......................................................................................... 47 3.1. Suelos ..................................................................................................................................... 47 3.1.1. Características hidráulicas del suelo............................................................................................... 48 3.1.2. Grupo de suelos.................................................................................................................. 49 3.1.3. Uso de suelos .................................................................................................................................. 49

i

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

3.2. Balance hídrico ..................................................................................................................... 52 3.3. Hidrogeoquímica .................................................................................................................. 62 3.4. Modelo conceptual................................................................................................................ 77 CAPITULO 4: DISCUSIONES.......................................................................................... 80 4.1. Geoquímica de aguas............................................................................................................ 80 4.2. Influencia geomorfológica y procesos asociados................................................................ 83 4.3. Influencia hidrometeorológica ............................................................................................ 85 4.4. Influencia del suelo ............................................................................................................... 87 4.5. Influencia biológica .............................................................................................................. 89 CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES...................................................................................... 90 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 94 ANEXOS ............................................................................................................................ 106

ii

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Horas de luz promedio para la latitud 53ºS según Allen et al. (1998) ................... 36 Tabla 2. Grupos hidrológicos del suelo (Modificada de FAO, 2013).................................. 38 Tabla 3. Propiedades hidráulicas del suelo y su respectiva descripción. ............................. 41 Tabla 4. Propiedades físico-químicas del agua y su respectiva descripción........................ 42 Tabla 5. Iones mayoritarios del agua y su origen................................................................. 43 Tabla 6. Proporción estimada de arena, limo y arcilla para la Serie Cisnes ........................ 48 Tabla 7. Proporción estimada de arena, limo y arcilla para la Serie Caiquen...................... 48 Tabla 8. Proporción estimada de arena, limo y arcilla para la Serie Porvenir. .................... 48 Tabla 9. Valores obtenidos de las propiedades hidráulicas de cada serie a partir de........... 49 Tabla 10. Cálculo del número de curva de las series Porvenir, Caiquen y Cisnes. ............. 51 Tabla 11. Valores acumulados de las precipitaciones mensuales promedio (mm).............. 53 Tabla 12. Resumen de los valores de precipitación promedio anual (mm/año) para........... 54 Tabla 13. Valores promedio de las temperaturas mensuales medidos (ºC) en..................... 54 Tabla 14. Valores mensuales promedio de ETR para la serie Porvenir, Cisnes y ............... 55 Tabla 15. Valores de ETR (mm/año) obtenida para cada serie de suelo con el método...... 56 Tabla 16. Valores mensuales promedio de ETP para la serie Porvenir, Cisnes y................ 56 Tabla 17. Evapotranspiración potencial (mm/año) obtenida para cada serie de suelo ........ 57 Tabla 18. Valores de laminación obtenidos para cada serie de suelo. ................................. 58 Tabla 19. Valores de reserva máxima obtenidos para cada serie de suelo........................... 58 Tabla 20. Valores de reserva para las series de suelo identificadas en el área de estudio. .. 59 Tabla 21. Valores de excedentes para las tres series de suelo identificadas en el área........ 59 Tabla 22. Valores de escorrentía obtenidos para cada serie de suelo según la ecuación. .... 60 Tabla 23. Valores de déficit para las tres series de suelo identificadas en el área de .......... 60 Tabla 24. Resumen de la frecuencia del viento y la dirección desde el año 2010 al ........... 61 Tabla 25. Resumen de los valores de parámetros físicos medidos en las estaciones........... 63 Tabla 26. Promedio de aniones y cationes medidos en las estaciones de la DGA............... 64 Tabla 27. Valores de cationes y aniones (mg/L) para cada punto muestreado junto........... 69 Tabla 28. Resultados de los parámetros físico-químicos, medidos in situ durante el.......... 75

iii

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Mapa de ubicación del área de estudio. .................................................................. 6 Figura 2. Mapa de la zona climática del área de estudio según Köppen (1884).................... 7 Figura 3. Mapa de la subcuenca Costeras del Estrecho de Magallanes, entre Frontera......... 8 Figura 4. Mapa con isolíneas del balance hídrico realizado por la DGA en 1987................. 9 Figura 5. Esquemas propuestos por Airo (2010) que evidencian algunos de los tipos........ 10 Figura 6. Ecosistemas geobiológicos identificados en Chile por Solari (2015)................... 13 Figura 7. Ecosistemas geobiológicos identificados en Chile por Solari (2015)................... 14 Figura 8. Mapa geológico del área de estudio, modificado de SERNAGEOMIN (2003)... 15 Figura 9. Imagen general de cómo cubrieron los hielos la isla de Tierra del Fuego............ 18 Figura 10. Límites de los cinco avances glaciales que hubo durante el Último .................. 18 Figura 11. Extensión y ubicación del Sistema de Falla Magallanes-Fagnano ..................... 20 Figura 12. Modelo de elevación digital con estructuras identificadas junto a ..................... 22 Figura 13. Imagen satelital obtenida de Google Earth que muestra depósitos. ................... 23 Figura 14. Imagen satelital con lineamientos y drumlins identificados en Bahía Gente ..... 24 Figura 15. Imagen satelital con canales de fusión delimitados con líneas rojas, en ellos.... 25 Figura 16. Laguna de Los Cisnes y Verde. b) Fotografía de Laguna Larga donde se ......... 26 Figura 17. Líneas de perfiles trazadas en Google Earth en los tres cuerpos de agua........... 27 Figura 18. Perfil correspondiente a la transecta trazada a lo largo de la Laguna de ............ 27 Figura 19. Perfil correspondiente a la transecta trazada a lo largo de la Laguna Verde ...... 28 Figura 20. Perfil correspondiente a la transecta trazada a lo largo del Lago Serrano.......... 28 Figura 21. Mapa del grupo de suelo descrito por Díaz et al. (1960) dentro de la................ 30 Figura 22. Mapa de los puntos donde se recopilaron muestras de elementos mayores ....... 32 Figura 23. Fotografía de la medición utilizando el multiparámetro modelo pH-03. ........... 33 Figura 24. Fotografía del multiparámetro YSI professional plus durante la toma .............. 34 Figura 25. a) Representación del ciclo hidrológico (Ordoñez, 2011). b) Esquema ............. 34 Figura 26. Componentes de la evapotranspiración (Ordoñez, 2011)................................... 35 Figura 27. Diagrama ternario de clasificación textural de suelos según la USDA. ............. 40 Figura 28. Diagrama Piper modelo. Extraído de Aguas y Sig (2011). ................................ 44 Figura 29. Diagrama Stiff modelo. Extraído de Aguas y Sig (2011)................................... 45 Figura 30. Mapa de series de suelos propuestos para el área de estudio según la ............... 47 Figura 31. Clasificación textural de las series Porvenir (amarilla), Cisne (anaranjada) ...... 49 Figura 32. Usos de suelo identificados en el área de estudio (Conaf, 2005). ...................... 50 Figura 33. Distribución de la estación Porvenir dentro de la sub-subcuenca Costeras........ 52 Figura 34. Precipitación acumulada mensual promedio desde el año 2010-2020 ............... 53 Figura 35. Promedio de precipitación anual registrados en la estación Porvenir desde ...... 53 Figura 36. Temperatura promedio mensual desde el año 2010 hasta el 2020 en la............. 54 Figura 37. Temperatura promedio anual desde el año 2010 hasta el 2020, medidas en ...... 55 Figura 38. Evapotranspiración real mensual obtenida para el área de estudio. ................... 56 Figura 39. Evapotranspiración potencial obtenida para el área de estudio. ......................... 57 Figura 40. a) Diagrama representando las direcciones del viento dominantes medidas...... 61 Figura 41. Mapa de la subcuenca con estaciones de medición de parámetros..................... 62 Figura 42. Diagrama Piper correspondiente a las muestras de la DGA............................... 65 Figura 43. a) Diagrama Stiff para la estación 12802001-2. b) Diagrama Stiff para ............ 66 Figura 44. a) Diagrama Stiff para la estanción 12808001-5. b) Diagrama Stiff para .......... 67 Figura 45. a) Diagrama Stiff para la estación 12806003-0. b) Diagrama Stiff .................... 68

iv

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Figura 46. Diagrama Piper correspondiente a las muestras de aguas tomadas en terreno... 70 Figura 47. a) Diagrama Stiff correspondiente a la muestra del Estrecho de Magallanes.. .. 71 Figura 48. a) Diagrama Stiff de la zona de descarga sur de la Laguna de Los Cisnes ........ 72 Figura 49. a) Diagrama Stiff correspondiente a la zona de recarga de Laguna Verde......... 73 Figura 50. a) Diagrama Stiff correspondiente al afluente que alimenta a Lago Serrano. .... 73 Figura 51. Diagrama Stiff correspondiente a la muestra de pozo de Lux Millao. ............... 74 Figura 52. Mapa con las muestras tomadas en terreno y su respectivo diagrama Stiff. ...... 74 Figura 53. Modelo conceptual propuesto para la sub-subcuenca Costeras entre A. de ....... 77 Figura 54. Modelo conceptual propuesto para el área de estudio. ....................................... 79 Figura 55. Modelo de interacción de agua del Estrecho de Magallanes con el agua........... 82 Figura 56. Cronología de formación de lagunas estudiadas. a) Propuesta de ubicación ..... 85

v

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

ÍNDICE DE ANEXOS Anexo 1. Geoquímica de aguas donde se han identificado microbialitas o....................... 106 Anexo 2. Características complementarias para comprender el desarrollo de................... 107 Anexo 3. Características químicas del hábitat donde se encuentran las Artemias............. 108

vi

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

RESUMEN Los ambientes donde se han identificado microbialitas han dejado claro que no son análogos, exponiendo una variabilidad de factores abióticos que permiten el desarrollo de estas estructuras órgano-sedimentarias, pudiendo señalarse que cada uno tiene su propio “ADN”. Dentro de los parámetros que influyen en la precipitación de carbonatos por acción biológica está la temperatura, pH, alcalinidad, evaporación y mezcla de aguas de diferente composición. Al norte de la ciudad de Porvenir, en la isla Grande de Tierra del Fuego es posible identificar tres cuerpos de agua, los que de norte a sur son: Lago Serrano, Laguna Verde y Laguna de Los Cisnes. De estos, sólo el último expone en sus entornos estructuras dómicas producto de la precipitación de carbonatos, llamadas microbialitas. A partir de esto se propuso la realización de análisis de elementos mayores, parámetros físico-químicos del agua, el estudio de parámetros hidrometeorológicos y de suelos, con el objetivo de determinar cuáles son los factores que permiten el desarrollo de microbialitas exclusivamente en Laguna de Los Cisnes y así poder determinar el “ADN” de dicho cuerpo de agua. El balance hídrico expuso que precipitan 324,1 mm/año, de los cuales una gran parte se evapora, un menor porcentaje se infiltra y no existe escorrentía superficial. Este déficit hídrico se relaciona a la acción directa de los vientos provenientes del Oeste. Esta baja precipitación y elevada evaporación, junto a la dominante salinidad marcada por el protagonismo de sodio y cloro en las aguas de Laguna de Los Cisnes, serían factores que permiten el desarrollo actual de microbialitas en dicho cuerpo de agua. Tal salinidad estaría fuertemente influenciada por la intrusión de una cuña salina proveniente del Estrecho de Magallanes, facilitada por el tipo de sustrato donde se emplaza Laguna de Los Cisnes, y en menor cantidad por la acción transportadora del viento de partículas salinas. El comienzo de la actividad microbiana en este sitio, el más austral identificado hasta el momento, puede estar asociado a la liberación de una gran cantidad CO 2 a la atmósfera una vez culminada la Última Glaciación, lo que habría generado las condiciones idóneas para el inicio de la precipitación de carbonatos por actividad biológica, tal como lo fue en el comienzo de la historia de nuestro planeta.

1

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

ABSTRACT Environments where microbialites have been identified, have shown that not all of them share the same characteristics, showing a variety of abiotic factors that allow this organo-sedimentary structures to grow, reason why they could be considered to have their own “DNA”. Between the parameters that influence carbonate precipitation by biologic activity are temperature, pH, alkalinity, evaporation and mixing of waters with different compositions. North of Porvenir, Isla Grande de Tierra del Fuego, it is possible to find three water bodies: Lago Serrano, Laguna Verde and Laguna de Los Cisnes, from north to south. Between these three, only the last one shows domical structures formed by biologically induced carbonate precipitation, known as microbialites. It was proposed to carry out major element análisis, water physicochemical analysis, and hydrometeorological parameters and soil studies, with the objective of determining which are the factors that influence and allow the growth of microbialites exclusively at Laguna de Los Cisnes. Hydrologic balance results show that annual precipitation is 324,1 mm/year, from which a major part is evaporated, a minor percentage is infiltrated and there is no surface runoff. This hydrologic deficit is related to the direct action of the westerly winds. Low precipitation and high evaporation, along with dominant salinity marked by sodium and calcium in the Laguna de Los Cisnes waters, would be the factors allowing the current growth of microbialite in the said water body. Such salinity could be strongly influenced by a salt water intrusion coming from the Magellan Strait, helped by the type of substrate where Laguna de Los Cisnes is emplaced and, to a lesser extent, by saline particles transported from the west by strong winds. The beginning of microbial activity in that site, the southernmost with those types of rocks known to date, could be related to the releasing of a great amount of CO 2 to the atmosphere, by the ending of the Last Glacial Period, creating ideal environment conditions to start carbonate precipitation by biological activity, just as once occurred in the beginning of the history of our planet.

2

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN

1.1. Planteamiento del problema Al norte de la ciudad Porvenir, en la isla Grande de Tierra del Fuego, región de Magallanes y la Antártica chilena es posible encontrar varios cuerpos de agua, como lagos y lagunas de diversos tamaños, formas, color de sus aguas y con distintas orientaciones. Con respecto a esta última característica destacan tres cuerpos de agua con una orientación similar, los que de norte a sur son: Lago Serrano, Laguna Verde y Laguna de Los Cisnes. Esta semejante disposición hace pensar que los cuerpos de agua tienen un origen análogo, lo que se puede respaldar en el estudio de DeMuro et al. (2017) quienes establecen que la zona ubicada al norte de Porvenir habría tenido una importante influencia glaciar durante el Holoceno tardío, y que los lagos podrían representar áreas de ingreso marino durante la fase postglacial, lo que se corrobora a su vez con la existencia de un salar ubicado aproximadamente a 1,5 kilómetros al sur de Laguna de Los Cisnes. Algunas diferencias entre los distintos cuerpos de agua se pueden analizar mediante imágenes satelitales y con datos de terreno. Una de las características más llamativas es la exclusiva existencia y desarrollo de microbialitas (estromatolitos y/o trombolitos) en la Laguna de Los Cisnes. La ocurrencia de estas estructuras órgano-sedimentarias resulta ser importante desde varios puntos de vista: paleontológico, paleoclimático, turístico, patrimonial e hidrogeológico, debido a que estas estructuras son consideradas como los primeros vestigios de vida en nuestro planeta y son útiles para determinar las condiciones ambientales en el pasado (Solari, 2015). Comprender el “ADN” de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes, o en otras palabras las características locales abióticas que permiten el desarrollo de las microbialitas, como suelos, geomorfología, geoquímica de aguas, factores climáticos, entre otros permite ver cuál de estas variables influye en las condiciones que facilitan el desarrollo de estos organismos exclusivamente en Laguna de Los Cisnes, teniendo en cuenta que la información de esta zona es escasa. Para este fin, se procura realizar un análisis hidrogeológico e hidrogeoquímico de los tres cuerpos de agua mencionados. Con la ayuda de un análisis químico de dichos cuerpos de agua, además de otros puntos cercanos a ellos, se podrá caracterizar, comprender y discutir las condiciones físico-químicas que facilitan la formación de microbialitas en la Laguna de Los Cisnes, teniendo en cuenta que ya existen datos de esta

3

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

laguna, por lo que complementar dicha información y dar un enfoque geológico permitirá saber aún más sobre el desarrollo de las microbialitas. Este estudio resulta ser beneficioso debido a que estos ambientes son frágiles, por lo que el fruto de esta investigación entregará información relevante para poder incentivar el cuidado, preservación y un adecuado manejo turístico de la zona, debido a que en los últimos años se ha visto un importante aumento en las visitas a la Laguna de Los Cisnes, además de un crecimiento explosivo del radio urbano-rural de la ciudad de Porvenir, lo que puede alterar las condiciones ambientales. Finalmente, será fructífero impulsar este lugar como geositio, teniendo en cuenta que estas serían las microbialitas más australes del mundo. 1.2. Hipótesis Al norte de Porvenir, en la isla Grande de Tierra del Fuego, se reconocen tres cuerpos de agua, los que de norte a sur son: Lago Serrano, Laguna Verde y Laguna de Los Cisnes. Sólo en la última se han identificado estructuras órgano-sedimentarias llamadas microbialitas (estromatolitos y/o trombolitos). Esta particular característica se relaciona a distintas interacciones de agua y suelo debido a las variaciones de sustrato que se encuentran bajo cada cuerpo de agua, además de las diversas fuentes de agua que pueden estar aportando a las lagunas y el lago. Esto permite que las aguas de la Laguna de Los Cisnes tengan las condiciones óptimas que faciliten la proliferación de las estructuras ya mencionadas.

1.3. Objetivos 1.3.1. Objetivo general

Determinar las condiciones físico-químicas de Lago Serrano, Laguna Verde y de Laguna de Los Cisnes, para establecer los factores que controlan la formación de microbialitas en esta última, a partir de muestreo in situ, análisis de elementos mayores y recopilación bibliográfica.

4

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

1.3.2. Objetivos específicos - Especificar los tipos de agua que se encuentran en los cuerpos de agua estudiados a partir de las clasificaciones mencionadas en la metodología - Determinar los procesos y fuentes que influyen en las características iónicas de las aguas estudiadas. - Sugerir un modelo conceptual del área de estudio a partir de recopilación bibliográfica y datos de terreno. 1.4. Ubicación y acceso El área de estudio se encuentra en la sección occidental de la isla Grande de Tierra del Fuego, región de Magallanes y la Antártica Chilena. Al norte y oeste limita con el Estrecho de Magallanes, al este con el Océano Atlántico y al sur con Cordón Baquedano. Este estudio abarca la totalidad de la sub-subcuenca Costeras entre A. de la Puerta y Cabo Monmouth, la que tiene un área de 1.426 km 2 y se ubica en la sección occidental de la isla (Figura 1). Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes pueden ser recorridos por su sección occidental y oriental. Para el primer caso se debe tomar la ruta Y-65 desde la ciudad de Porvenir. Esta permite el acceso al Salar de Porvenir, Laguna de Los Cisnes y Verde, pero para poder llegar a ellas es necesario caminar un par de metros desde la ruta. Por otra parte, para poder acceder por la sección oriental, es necesario tomar la ruta Y-629 desde Porvenir y, a diferencia de la anterior, los puntos se encuentran más cerca del camino. Es importante mencionar que gran parte de las muestras de la Laguna de Los Cisnes se encuentra dentro del Parque de Los Estromatolitos, el que está bajo el resguardo de la Ilustre Municipalidad de Porvenir.

5

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Figura 1. Mapa de ubicación del área de estudio.

1.5. Cuadro climático El clima en la región de Magallanes se encuentra influenciado por el frente polar austral, el que se produce por la colisión de masas de aire frío del anticiclón antártico, con las masas de aire más cálido provenientes del anticiclón semipermanente del Pacífico sur (Xercavins, 1984). Esto produce corrientes provenientes del oeste, los que corresponden a flujos de aire de alta velocidad producidos en las capas superiores de la atmósfera y que a su vez vienen cargados de humedad, lo que se traduce en altas precipitaciones en la costa oeste de la región y que va disminuyendo debido a los efectos de la topografía de la zona, llegando finalmente al sector Atlántico como una masa de aire más seca con mayor temperatura (ARCADIS, 2016). En el área de estudio (Fig. 2) se observa un “Clima de estepa fría” (BSk) según Köppen (1984), donde los inviernos se caracterizan por ser fríos y los veranos templados o cálidos, además de tener precipitaciones escasas. Este se extiende desde las zonas fronterizas

6

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

desde el norte de Cerro Guido hasta cubrir la mitad norte de Tierra del Fuego, y se caracteriza por ser influenciado de manera directa por los Vientos Húmedos del Pacífico o Vientos del Oeste, siento una zona fresca debido a la exposición de los vientos, pero esto no quiere decir que sea helada, ya que el viento juega un efecto regulador.

Figura 2. Mapa de la zona climática del área de estudio según Köppen (1884).

1.6. Hidrología El área de estudio se encuentra inmersa en la Cuenca Tierra del Fuego, la que tiene una superficie de 42.222,9 km 2 y es de tipo exorreica. Esta cuenca se segmenta en 10 subcuencas (Tapia, 2014). Una de ellas es nominada Costeras del Estrecho de Magallanes, entre Frontera y Cabo Monmouth, y es la que se ubica en la sección más septentrional de la isla. Esta subcuenca abarca un área de 9.155,8 km 2 y está conformada por 10 sub-subcuencas. Para el siguiente estudio se tendrá en cuenta la sub-subcuenca Costeras entre A. de la Puerta y Cabo Monmounth, la que tiene una superficie de 1.426 km 2 (Tapia, 2014) y se ubica en la porción más occidental de la subcuenca, en las cercanías del Estrecho de Magallanes (Fig. 3). Los cauces más relevantes dentro de la subcuenca son río del Oro -también llamado río

7

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Serrano-, río Side y río Oscar, los que nacen en Cordón Baquedano. Gran parte de los cauces nombrados no presenta continuidad, por lo que, con la ayuda de imágenes satelitales, se propuso su continuidad (línea azul en el mapa).

Figura 3. Mapa de la subcuenca Costeras del Estrecho de Magallanes, entre Frontera y Cabo Monmounth, y sub-subcuenca Costeras, entre A. de la Puerta y Cabo Monmouth, con sus principales ríos. 1.6.1 Balance hídrico En el área de estudio no se han desarrollado trabajos detallados sobre la hidrogeología, existiendo una carencia de la delimitación de los acuíferos de manera precisa, proponiéndose sólo la existencia de una gran Unidad Hidrogeológica Cuaternaria que almacena agua (ARCADIS, 2016). La Dirección General de Aguas (DGA) entre los años 1983 y 1987 realizó un informe completo donde integra la red hidrometeorológica nacional de la época. Donde para el área de estudio se identificaron valores de precipitación anual de 400 mm, mientras que la evapotranspiración real (ETR) es de 300 mm y la escorrentía de 50 mm (Fig. 4). Si bien con los años se ha visto un aumento de las estaciones que monitorean los

8

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

parámetros hidrometeorológicos, en la región de Magallanes, más específicamente en la isla de Tierra del Fuego, aún se observan carencias en esta materia.

300

50

50

400

Figura 4. Mapa con isolíneas del balance hídrico realizado por la DGA en 1987.

Más recientemente, ARCADIS (2016) realiza una actualización de la información y modelación de hidrológica de acuíferos en toda la región de Magallanes. De este reporte se desprende que el área de estudio del presente trabajo solo cuenta con una estación pluviométrica, la que recibe el nombre de Porvenir. Aledaña a esta, pero fuera del área de interés, se encuentra la estación Bahía San Felipe, la que cuenta con más información que la base Porvenir. En esta última se observa una precipitación anual de 323 mm/año, mientras que en la Bahía San Felipe 402 mm/año. En el caso de las temperaturas, la primera estación alcanza los 9,4°C y la segunda los 10,8°C. Para el caso de la evapotranspiración, la información es mucho más escasa, existiendo solo para la estación Bahía San Felipe, valor que corresponde a 722 mm/año.

9

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

1.7. Microbialitas Burne y Moore (1987) definen a las microbialitas como depósitos órgano sedimentarios que se han acumulado debido a la actividad de una comunidad microbiana bentónica, la que atrapa y une sedimentos detríticos formando precipitación mineral in situ . A su vez, definen que los procesos que pueden dar formación a microbialitas calcáreas son cuatro principalmente: atrapamiento y unión de partículas sedimentarias detríticas, calcificación inorgánica, calcificación influenciada biológicamente y calcificación esquelética. Complementando con lo anterior, Airo (2010) menciona que las microbialitas corresponden a depósitos originados por la influencia de comunidades microbiales superficiales que se encargaron de construir arrecifes en el Precámbrico. Las morfologías que exponen las microbialitas son diversas, las que varían dependiendo de las condiciones ambientales del entorno donde se desarrollan. Estas pueden ser lobulares masivas, (Fig. 5a) columnares (Fig. 5b), dómicas (Fig. 5c) con lados sobresalientes o con ensanchamiento hacia arriba (Airo, 2010).

a)

b)

c)

Figura 5. Esquemas propuestos por Airo (2010) que evidencian algunos de los tipos de morfologías de microbialitas. a) Recreación de microbialita lobular masiva. b) Recreación de microbialita columnar. c) Recreación de microbialita dómica. 1.7.1. Ambientes de formación El planeta Tierra en sus inicios no presentaba las condiciones ambientales como lo conocemos actualmente. Los mares carecían de oxígeno, la atmósfera era cálida, polvorienta y rica en gases volcánicos tóxicos. Sin embargo, estas restricciones ambientales permitieron el desarrollo de organismos procariotas que toleraron estas extremas condiciones hace 3.400 millones de años (Solari, 2015). Su actividad biológica generó estructuras dómicas, las que

10

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

fueron llamadas estromatolitos y trombolitos, y a su vez permitieron la proliferación de la atmósfera y los océanos, ya que fueron los responsables de capturar el CO 2 y liberar oxígeno, cambiando la composición de la atmósfera y los océanos. Esto permitió que hubiera una evolución en las formas de vida que conocemos hoy (Solari, 2015). No obstante, Rodríguez Martínez et al. (2010) y Heindel et al. (2012) mencionan que desde su primer registro hasta la actualidad han disminuido su desarrollo debido a las variaciones ambientales de nuestro planeta. A pesar de esto, resulta simple según Rodríguez-Martínez et al. (2010) la caracterización de los ambientes donde se desarrollan las microbialitas, ya que éstas sólo requieren de la presencia de agua. Sin embargo, Airo (2010) señala que la mineralización inducida biológicamente también se ve influenciada por factores abióticos como el ambiente físico y químico, incluyendo temperatura, pH, alcalinidad, evaporación, grado de congelación, desgasificación de CO 2 y mezcla de aguas de diferente composición (Golubic, 1973 en Airo, 2010). En la actualidad el desarrollo de estas estructuras órgano-sedimentarias se ha visto en ríos, lagos, lagunas o mares. Junto a lo anterior es importante mencionar que la mayoría de los casos están limitados a sitios donde hay condiciones extremas y difíciles para la vida como ambientes hipersalinos, con altas temperaturas, pH extremo, altas tasas de evaporación y bajas de precipitación, entre otros. Dentro de estos ambientes “extremófilos” destacan el Salar de Atacama (Solari, 2015) ubicado en la alta Cordillera Andina en el Norte de Chile, por otra parte, se han identificado en entornos volcánicos emplazado en Tahití, donde la lixiviación de rocas volcánicas facilita la precipitación de carbonatos (Heindel et al., 2012), o también en cuerpos de agua de dulce como el río Maquinchao ubicados en el este de la Patagonia Argentina (Pacton et al., 2015). Finalmente, se han reconocido en ambientes marinos como los Cayos de Exuma en Bahamas (Rodríguez-Martínez et al., 2010). El sur de Chile no es la excepción en la ocurrencia de ambientes microbianos, identificándose dos en Torres del Paine y uno en Tierra del Fuego, sitios que fueron afectados por grandes masas de hielo durante la última etapa del Cenozoico, como es el caso de los estromatolitos de Lago Sarmiento y trombolitos de Laguna

11

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Amarga (Solari et al., 2010), ocurriendo algo similar en Laguna de Los Cisnes, área que fue intensamente modelada por glaciares durante el Holoceno tardío (De Muro et al., 2017). A pesar de observarse variaciones en los pH, temperaturas, salinidad y la biota que se desarrolla en todos estos ambientes, es posible ver algunas características en común, como lo son las bajas tasas de precipitación y altas tasas de evaporación. El factor climático facilita el desarrollo de microbialitas, pero estas características suelen ocurrir en ambientes tropicales, al igual que en la Patagonia, donde se generan bajas tasas de precipitación y altas tasas de evaporación por los fuertes vientos (Fuentes y Gajardo, 2017; Campos et al., 1995). A su vez, esta característica climática ha permitido identificar grandes extensiones de campos de estromatolitos y/o trombolitos, debido al descenso en el nivel de las aguas en Torres del Paine y Tierra del Fuego (Solari 2015; Fuentes y Gajardo 2017; Campos et al., 1995). 1.7.2. Microbialitas en Chile La diversidad climática de Chile ha permitido el desarrollo de colonias de microbialitas en casi toda su extensión. Solari (2015) realiza un catastro a nivel nacional, identificando nueve sitios en Chile donde existen estas comunidades microbianas (Fig. 6). Parte de estos sitios junto a otros identificados a nivel mundial fueron reorganizados en una tabla resumen (Anexo 1) para poder comparar algunos parámetros como condiciones físico químicas, ambientes de formación, sedimento en el que se desarrollan, entre otros, y así poder cotejar estos parámetros y reconocer alguna similitud con la situación en la que se encuentran las de la Laguna de Los Cisnes en Porvenir.

12

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Figura 6. Ecosistemas geobiológicos identificados en Chile por Solari (2015).

1.7.3. Microbialitas en la zona austral El sitio más austral enlistado por Solari (2015) donde se reconocen estructuras órgano-sedimentarias es Laguna de Los Cisnes, la que se ubica más al sur que las identificadas en Torres del Paine. De estas Campos et al. (1995) señala que Laguna Amarga tiene una profundidad de 4,1 m, un pH de 9,1 una temperatura promedio de 11,7°C y una salinidad de 26,1 mg/L, además de que se encuentra a 80 m.s.n.m y que en ella se han identificados comunidades de fitoplancton dominadas por Cyanophyceae Aff. Gloescapa , Artemia y estromatolitos (Fig. 7b; Solari, 2015). Por otra parte, en Lago Sarmiento se desarrollan colonias de trombolitos (Fig. 7a). Este cuerpo de agua tiene una profundidad de 312 metros, sus aguas tienen un pH de 8,3, una salinidad de 1,9 mg/L y una temperatura que varía de 6,2 y 12,2°C en invierno y verano respectivamente (Campos et al., 1995). Finalmente, en Laguna de Los Cisnes, ubicada a 387 km más al sur de Torres del Paine Solari (2015) señaló que existe vida microbiana que permite el desarrollo de estromatolitos y trombolitos. Estos organismos se encuentran a 5 km al norte de la ciudad de Porvenir, en la isla Grande de Tierra del Fuego. Pollier et al. (2021) determinan que estas abarcan un área

13

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

de 8 km 2 y que las estructuras dómicas alcanzan alturas de 1,5 metros y 5 metros de ancho (Fig. 7c). Fuentes y Gajardo (2017) mencionan que la Laguna de Los Cisnes tiene una profundidad máxima de 3 metros, mientras que el agua tiene una temperatura de 9°C, un pH de 8,93 y una salinidad de 51,33 mg/L. En ella se identificó Artemia persimilis o también llamado camarón de salmuera (Ríos, 2005). Estos organismos se caracterizan por habitar en condiciones climáticas difíciles, como las de la Patagonia, con fuertes lluvias en invierno y fuertes vientos en verano que superan los 100 km/h. Campos et al. (1995) mencionan que las aguas donde se desarrolla el camarón de salmuera tienen altas concentraciones de cloruro y sulfato. Más recientemente De los Ríos y Salgado (2012) realizan una recopilación sobre las características químicas donde se desarrolla el camarón de salmuera concluyendo que estas son similares a las del agua de mar.

a)

b)

c)

Figura 7. Ecosistemas geobiológicos identificados en Chile por Solari (2015). a) Trombolitos de Lago Sarmiento. b) Estromatolitos de Laguna Amarga. c) Microbialitas de Laguna de Los Cisnes .

14

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

1.8. Marco geológico 1.8.1. Geología regional

La cuenca de Magallanes se ubica en el extremo sur de placa sudamericana y abarca un área de 160.000 km 2 . Tiene un relleno sedimentario que alcanza los 8.000 metros de profundidad en las cercanías de Punta Arenas, la que va disminuyendo hacia el norte y este (Peña, 2009). Esta contiene rocas de edad Jurásica hasta Cuaternarias, pero para los fines de dicho estudio solo se tendrá en consideración a las unidades geológicas de edad Eocena hasta el reciente, ya que las unidades hidrológicas se concentran en estas al tener espesores tan grandes (ARCADIS, 2016). A partir de esto, es que se correlacionan las unidades geológicas descritas por Peña (2009) con las de SERNAGEOMIN (2003), identificando cinco unidades geológicas de tipo sedimentaria desde el Eoceno hasta el Holoceno (Fig. 8), las que se definen a continuación:

Figura 8. Mapa geológico del área de estudio, modificado de SERNAGEOMIN (2003).

15

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

I.

Grupo Bahía Inútil (Eoceno - Mioceno) En la región de Magallanes hace referencia al Grupo Bahía Inútil. Malumián et al., (2013) describe que este Grupo se compone de seis formaciones, la más antigua corresponde a Formación Cameron (42 Ma) compuesta de más de 400 metros de limolita gris y areniscas finas con numerosas concreciones calcáreas. Sobre esta se encuentra la Formación Boquerón (41 Ma), la que se compone de 1.144 metros de lutita limosa con concreciones calcáreas y zonas delgadas de limolitas. Sobre esta se depositó la Formación Bautismo (38 Ma) la que se conforma de 250 metros de limolitas gris y areniscas finas con concreciones calcáreas. Seguida de la Formación Bautismo se encuentra la Formación Discordia (34 Ma), la que se compone de 1.758 metros de lutita limosa con concreciones calcáreas. Luego se identificó la Formación Santa Clara (32 Ma), la que corresponde a 100 metros de areniscas gruesas, conglomerados y carbón. Finalmente, se encuentra la Formación Puerto Nuevo (28,5 Ma) la que alcanza un espesor de 400 metros y se compone de lutitas grises limosas con concreciones calcáreas. Esta unidad se puede correlacionar con la unidad Em1m descrita por SERNAGEOMIN (2003), la que se compone de secuencias sedimentarias marinas sublitorales compuesta por limolitas y arcillolitas. Areniscas arcillosas (Mioceno) Están constituidas por una sección de areniscas de color gris claro con abundante cemento arcilloso, glauconítico con gránulos de cuarzo, rocas ígneas y arcillolitas con algunas intercalaciones de arcillolita gris oliva clara. El espesor de esta unidad varía entre los 100 y 340 metros (Peña, 2009). Se correlaciona con la unidad geológica M1m del SERNAGEOMIN (2003), la que se compone de secuencias sedimentarias marinas transgresivas plataformales de areniscas finas, arcillolitas y limolitas (Fig.8). Palomares (Mioceno Inferior - Medio) Su espesor varía entre 260 y 400 metros. Está constituida principalmente por conglomerados, tobas, brechas volcánicas y areniscas con estratificación cruzada acumuladas en un ambiente continental con sistemas deposicionales de planicies aluviales y deltaicos intercaladas en el oeste con flujos volcánicos y caída de piroclásticas (Peña, 2009). Se correlaciona con la unidad M1c del SERNAGEOMIN (2003), la que se compone de

II.

III.

16

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

secuencias sedimentarias de abanicos aluviales, pedimento o fluviales conformado por gravas, arenas y limos con ignimbritas intercaladas. Q1g1 (Pleistoceno - Holoceno) Depósitos morrénicos, fluvioglaciales y glaciolacustres, compuesto por diamictos de bloques y matriz de limo/arcilla, gravas, arenas y limos. En la región de Magallanes corresponde a lóbulos morrénicos en el frente de lagos pro-glaciales, abanicos fluvioglaciales frontales o varvas en la ribera de lagos o cursos fluviales, asociados a las principales glaciaciones del Pleistoceno (Fig.8). Q1 (Pleistoceno - Holoceno) Depósitos aluviales, coluviales, de remoción en masa y en menor proporción fluvioglaciales, deltaicos, litorales o indiferenciados (Fig.8; SERNAGEOMIN, 2003). 1.8.2. Geología Local Los sedimentos glaciares identificados en el área de estudio fueron depositados por fluctuaciones glaciares que se desarrollaron desde hace más de 47.000 años AP (antes del presente) hasta los 11.000 años. Parte de esta época fue denominada Último Máximo Glacial (UMG), donde distintos lóbulos avanzaron desde el suroeste (Cordillera Darwin) en dirección al noreste (Fig. 9). El lóbulo que se encargó de dar forma al Estrecho de Magallanes y depositar material glaciar en torno a la sección central de la región fue denominado lóbulo Magallanes. Este avanzó en cinco etapas, las que fueron nombradas desde la A (más antiguo) hasta la E (más reciente). Con el pasar del tiempo, la temperatura global comenzó a aumentar lo que provocó la disminución del tamaño de los lóbulos y la ubicación de estos en Cordillera Darwin, para finalmente localizarse en las zonas más elevadas de la misma (Clapperton et al., 1995; Fig. 10). Esta etapa recibió el nombre de Transición Tardiglacial/Holocena y dio origen a grandes lagos proglaciares en cuencas previamente erosionadas por los hielos (McCulloch y Morello, 2009).

IV.

V.

17

ADN de Lago Serrano, Laguna Verde y de Los Cisnes: un análisis…

Figura 9. Imagen general de cómo cubrieron los hielos la isla de Tierra del Fuego durante el Último Máximo Glacial (Extraída de Onorato et al., 2019).

Figura 10. Límites de los cinco avances glaciales que hubo durante el Último Máximo Glacial (Extraído de McCulloch y Morello, 2009).

18