Abstract

Groundwater recharge processes operating in a portion of the western slope of the Chilean Coastal Cordillera (30 degrees S) were assessed. The study takes advantage of the presence of the Cerro Brillador Mine (CBM), currently part of the Universidad de La Serena mining research center. Six factorsslope, solar exposure, drainage density, lineament density, geology and vegetation were characterized in a 12kmx12km area around the mine to identify the zones of greatest and least potential for groundwater recharge. The analysis indicates that approximately 66% of the total area presents favorable conditions for recharge. At a more local scale, the work focused on the CBM itself, an experimental facility where structural measurements in the interior and exterior of the mine, monitoring of the water level in the shaft, and sampling of mine water for chemical and isotopic composition were carried out. The chemical analysis highlighted the lack of acid drainage, despite the existence of pyrite (FeS2) and copper-sulfate mineralization in the mine. The isotopic analysis showed that the groundwater has a similar signature to local precipitation. From this information, a simple conceptual model for the hydrogeology is proposed, in which precipitation rapidly recharges the mine along faults and joints with a preferential N-S strike, but is impounded by the Urrutia fault, which facilitates the storage of groundwater in the underground workings by acting as a flow barrier. A simple analysis suggests a recharge rate on the order of 5% of the average annual precipitation for the CBM area. ZusammenfassungIn einem Teil des Westhangs der chilenischen Kustenkordillere (30 degrees Sud) wurden die Vorgange der Grundwasser-Neubildung untersucht. Die Studie nutzt die Anwesenheit der Cerro-Brillador-Mine (CBM), die derzeit Teil des Bergbauforschungszentrums der Universitat von La Serena ist. Sechs Faktoren - Hangneigung, Sonneneinstrahlung, Entwasserungsdichte, Geofrakturdichte, Geologie und Vegetation wurden in einem Gebiet von 12 km x 12 km um die Mine herum charakterisiert, um die Zonen mit dem gro ss ten und geringsten Potenzial fur Grundwasser-Neubildung zu identifizieren. Die Analyse zeigt, dass etwa 66 % der Gesamtflache gunstige Bedingungen fur Grundwasser-Neubildung aufweisen. Auf lokaler Ebene konzentrierte sich die Arbeit auf die CBM selbst, eine Versuchsanlage, in der Strukturmessungen im Inneren und Au ss eren der Mine, uberwachung des Wasserstandes im Schacht und Probenahme von Grubenwasser zur Analyse der chemischen und Isotopen-Zusammensetzung durchgefuhrt wurden. Die chemische Analyse verdeutlichte das Fehlen eines sauren Drains trotz der Existenz von Pyrit (FeS2) und Kupfersulfat-Mineralisierung in der Mine. Die Isotopenanalyse zeigte, dass das Grundwasser eine ahnliche Signatur hatte wie lokales Niederschlagswasser. Aus dieser Information wird ein einfaches konzeptionelles Modell fur die regionale Hydrogeologie vorgeschlagen. Demnach wird die Mine entlang von Bruchlinien und Kluften mit bevorzugter N-S Streichrichtung schnell mit Niederschlagswasser gespeist. Dieses wird aber durch die Urrutia-Verwerfung aufgestaut, die die Speicherung von Grundwasser im Grubengebaude fordert und als Stromungsbarriere wirkt. Eine einfache Analyse legt eine Grundwasser-Neubildungsrate in der Gro ss enordnung von 5 % des durchschnittlichen Jahresniederschlags fur den CBM-Bereich nahe. ResumenSe evaluaron los procesos de recarga de agua subterranea que operan en una porcion de la vertiente occidental de la Cordillera Costera Chilena (30 degrees S). El estudio aprovecha la presencia de la mina Cerro Brillador (CBM), que actualmente forma parte del centro de investigacion minera de la Universidad de La Serena. Se caracterizaron seis factores: pendiente, exposicion solar, densidad de drenaje, densidad de lineamientos, geologia y vegetacion en un area de 12 km x 12 km alrededor de la mina para identificar las zonas de mayor y menor potencial de recarga de agua subterranea. El analisis indica que aproximadamente el 66% del area total presenta condiciones favorables para la recarga. A una escala mas local, el trabajo se centro en el CBM mismo, una instalacion experimental donde se realizaron mediciones estructurales en el interior y el exterior de la mina, el monitoreo del nivel del agua en el pozo y el muestreo de agua de la mina para determinar la composicion quimica e isotopica. afuera. El analisis quimico destaco la falta de drenaje acido, a pesar de la existencia de pirita (FeS2) y la mineralizacion de sulfato de cobre en la mina. El analisis isotopico mostro que el agua subterranea tiene un patron similar a la precipitacion local. A partir de esta informacion, se propone un modelo conceptual simple para la hidrogeologia, en el cual la precipitacion recarga rapidamente la mina a lo largo de fallas y juntas con un ataque NS preferencial, pero esta encerrada por la falla Urrutia, que facilita el almacenamiento de agua subterranea en los trabajos subterraneos actuando como una barrera de flujo. Un analisis simple sugiere una tasa de recarga del orden del 5% de la precipitacion anual promedio para el area de CBM.